WO2024090869A1 - Flash lidar device - Google Patents

Flash lidar device Download PDF

Info

Publication number
WO2024090869A1
WO2024090869A1 PCT/KR2023/015939 KR2023015939W WO2024090869A1 WO 2024090869 A1 WO2024090869 A1 WO 2024090869A1 KR 2023015939 W KR2023015939 W KR 2023015939W WO 2024090869 A1 WO2024090869 A1 WO 2024090869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
mirror
lidar device
flash lidar
wavelength band
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/015939
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
원용현
Original Assignee
주식회사 버츠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 버츠 filed Critical 주식회사 버츠
Publication of WO2024090869A1 publication Critical patent/WO2024090869A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30Collimators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the present invention relates to a flash lidar device that detects an external reflector using light emitted from a light emitting unit.
  • LIDAR light detection and ranging
  • radar radio detection and ranging
  • LIDAR is similar in function to radar (RADAR: radio detection and ranging), but differs from radar in that it uses light, unlike radar, which uses radio waves. In this respect, LIDAR is different from radar. It is also called ‘video radar’.
  • airborne LiDAR devices which are mounted on satellites or aircraft and emit light, and receive light scattered by particles in the atmosphere at ground observatories, have been the mainstream. These airborne LIDAR devices have been used to measure the presence and movement of dust, smoke, aerosols, and cloud particles, along with wind information, and to analyze the distribution of dust particles in the atmosphere or the degree of air pollution.
  • terrestrial LiDAR devices in which both the transmitting and receiving optical systems are placed on the ground and perform various functions such as obstacle detection, terrain modeling, and location acquisition of reflectors.
  • a LiDAR device typically consists of a transmission optical system that emits light to the outside, a reception optical system that receives light reflected by an external reflector, and an analysis unit that calculates the distance from the LiDAR device to the reflector.
  • the analysis unit calculates the distance from the LiDAR device to the reflector through the time difference required for the receiving optical system to receive the light emitted from the transmitting optical system, and further calculates the distance in each direction using light received from various directions. By calculating , a distance map corresponding to the field of view (FOV) can be created.
  • FOV field of view
  • the 2D scan-type LiDAR device consists of a single laser and a single receiving element, and typically uses a method of rotating the receiving mirror to capture images in a two-dimensional plane that includes the direction of light travel. obtain.
  • the 3D scan-type LiDAR device consists of multiple lasers and multiple receiving elements, and uses a method of rotating the receiving mirror to capture images in a three-dimensional space that includes the direction of light travel. obtain. Since the scan-type LiDAR device uses a rotation method of the receiving mirror, the LiDAR device must be equipped with a motor for rotating the receiving mirror.
  • the scan-type LiDAR device scans light in the form of pulses and emits light according to the scan toward an external reflector, so the range of light is relatively long, but there is a problem in that the resolution is somewhat low.
  • flash LiDAR devices In contrast, flash LiDAR devices generally emit light with a wide beam width, and calculate the distance from the LiDAR device to the reflector through a method of acquiring light reflected by an external reflector.
  • a light source with very high power consumption is required, and the structures of the transmitting and receiving optical systems are relatively complex in order to transmit light in multiple directions and simultaneously receive light from multiple directions. .
  • the purpose of the present invention is to provide a flash LiDAR device that can detect a reflector located on the side and can be miniaturized.
  • the purpose of the present invention is to provide a flash lidar device that can simultaneously detect a reflector located on the side and a reflector located below, and can be miniaturized.
  • a flash LiDAR device includes a lateral light emitting unit that emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device; a receiving mirror that reflects light reflected by a reflector located on a side of the flash lidar device downward; a reflective mirror located below the receiving mirror and reflecting light reflected downward by the receiving mirror upward; and a distance image acquisition unit located above the receiving mirror, wherein the receiving mirror may be provided with a receiving mirror light transmitting part, and light reflected upward by the reflecting mirror transmits the receiving mirror light transmitting part.
  • the distance image acquisition unit is located above the receiving mirror and detects light in the predetermined wavelength band among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting unit, An image can be obtained based on the distance of the reflector located on the side.
  • the flash lidar device is located above the receiving mirror, and among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light in the predetermined wavelength band is reflected and light in the predetermined wavelength band is reflected. It may further include a first mirror through which other light passes, and light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror may be transmitted to the distance image acquisition unit.
  • the flash lidar device is located above the receiving mirror and detects light outside the predetermined wavelength band among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, and detects light outside the predetermined wavelength band, It may further include a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape of the reflector located at.
  • the flash lidar device is located above the receiving mirror, and among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light in the predetermined wavelength band is transmitted and light in the predetermined wavelength band is transmitted. It may further include a second mirror that reflects other lights, and light outside a predetermined wavelength band reflected by the second mirror may be transmitted to the shape image acquisition unit.
  • the side light emitting unit may include a plurality of side light emitting elements that emit light in the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device, and the plurality of side light emitting elements are disposed along the outer circumference of the receiving mirror. It can be.
  • the flash LiDAR device may further include a downward light emitting unit that emits light in the predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, the reflective mirror may be provided with a reflective mirror light transmitting portion, and the flash The light reflected by the reflector located below the LiDAR device may pass through the reflection mirror light transmitting unit and the receiving mirror light transmitting unit, and the distance image acquisition unit may be connected to the reflector located below the flash LiDAR device.
  • the distance image acquisition unit may be connected to the reflector located below the flash LiDAR device.
  • light in the predetermined wavelength band can be additionally detected to obtain an image based on the distance of the reflector located below.
  • the flash LiDAR device additionally detects light outside the predetermined wavelength band among the light that is reflected by a reflector located below the flash LiDAR device and then passes through the reflective mirror light transmitting portion and the receiving mirror light transmitting portion.
  • it may further include a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape of the reflector located below.
  • the downward light emitting unit may be located at a certain distance laterally from the receiving mirror, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit is not incident on the receiving mirror and the reflecting mirror. This can proceed directly downward of the device.
  • the side light emitting unit includes a light emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward from the flash lidar device; And it may include a path conversion mirror that reflects a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element and converts the optical path of the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device.
  • the path change mirror may be provided with a concave reflective surface, and light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element may be incident on the concave reflective surface of the path change mirror.
  • the lateral light emitting unit may further include a lateral angle of view changing lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band path-converted by the path conversion mirror.
  • the lateral light emitting unit may further include a lateral collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the light emitting element into parallel light, and the lateral angle of view change lens includes parallel light by the lateral collemating lens. Light of a predetermined wavelength band converted into light may be incident.
  • the downward light emitting unit may be located above the receiving mirror, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit travels directly downward of the flash lidar device to the receiving mirror light transmitting unit and the reflection.
  • the mirror light can transmit through the light transmitting part.
  • the flash lidar device may further include a downward angle of view change lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit.
  • the downward angle of view changing lens may be disposed within the reflective mirror light transmitting portion or below the reflective mirror light transmitting portion.
  • the downward light emitting unit may include a downward light emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward of the flash lidar device; and a downward collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting element into parallel light, and the downward angle of view change lens includes a predetermined light converted into parallel light by the downward collemating lens. Light in the wavelength range may be incident.
  • the present invention provides a flash lidar device through a receiving mirror that reflects downward the light reflected by a reflector located on the side of the flash lidar device, and a reflective mirror that reflects the light reflected downward by the receiving mirror upward.
  • a reflector located on the side of the device can be detected.
  • the receiving mirror is provided with a receiving mirror light transmitting portion, the light reflected upward by the reflecting mirror can be transmitted to the image acquisition unit through the receiving mirror light transmitting portion. According to the present invention, there is no need to provide a separate path for light reflected upward by a reflective mirror, which makes it possible to miniaturize the flash lidar device.
  • the present invention can simultaneously detect a reflector located on the side and a reflector located below the flash lidar device through a receiving mirror provided with a receiving mirror light transmitting portion and a reflecting mirror provided with a reflecting mirror light transmitting portion. Furthermore, since the reflective mirror is provided with a reflective mirror light-transmitting portion, the light reflected by the reflector located below the flash lidar device sequentially passes through the reflective mirror light-transmitting portion and the receiving mirror light-transmitting portion. It may be transmitted to the image acquisition unit. According to the present invention, there is no need to provide a separate path for light reflected by a reflector located below the flash lidar device, and this makes it possible to miniaturize the flash lidar device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a flash LiDAR device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the light emitting unit support and receiving mirror of FIG. 1, and is a diagram showing the side light emitting unit of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating external light entering the flash LiDAR device as a result of the lateral light emitting unit of FIG. 2 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the downward light emitting unit of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a distance-based image acquired by the distance image acquisition unit of the flash LiDAR device according to FIG. 1.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a shape-based image acquired by the shape image acquisition unit of the flash lidar device according to FIG. 1.
  • Figure 6 is a schematic diagram of a flash lidar device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the side light emitting unit of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the downward light emitting unit of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the downward angle of view changing lens of FIG. 6 disposed below the light transmitting portion of the reflective mirror.
  • FIG. 10 is a diagram showing a lateral view angle changing lens and a lateral collimating lens added to the flash lidar device according to FIG. 6.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the side light emitting unit of FIG. 10 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a flash LiDAR device (1000: 1000-1) according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the light emitting unit support 130 and the receiving mirror 200 of FIG. 1, and the side light emitting unit 110 of FIG. 1 emits light in a predetermined wavelength band of the flash lidar device 1000-1.
  • This is a diagram showing the emission to the side. 3 shows that the side light emitting unit 110 of FIG. 2 emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-1, and as a result, external light enters the flash LiDAR device 1000-1.
  • FIG. 4 shows the downward light emitting unit 120 of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band below the flash LiDAR device 1000-1, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-1. This is a drawing showing what it looks like coming in.
  • the flash lidar device 1000-1 includes a side light emitting unit 110, a receiving mirror 200, a reflecting mirror 300, and It may include a distance image acquisition unit 410.
  • the side light emitting unit 110 may be supported by the light emitting unit support 130, and as shown in FIG. 2, light in a predetermined wavelength band (for example, light belonging to the infrared wavelength band) is flashed. It is discharged to the side of the device 1000-1.
  • a predetermined wavelength band for example, light belonging to the infrared wavelength band
  • the light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110 is indicated by a single dotted line, but in reality, the side light emitting unit 110 emits light in a predetermined wavelength band having a specific viewing angle in three-dimensional space. emits
  • the side light emitting unit 110 may include only one side light emitting element 111 that emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-1.
  • the side light-emitting element 111 may be made of a light emitting diode (LED) or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).
  • LED light emitting diode
  • VCSEL vertical-cavity surface-emitting laser
  • the side light emitting unit 110 preferably includes a plurality of side light emitting elements 111 that emit light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-1.
  • the light emitting unit support 130 may be disposed along the outer perimeter of the receiving mirror 200 to support the side light emitting unit 110.
  • the side light emitting unit 110 includes only one side light emitting element 111
  • the one side light emitting element 111 may be disposed on the side 133 of the light emitting unit support 130.
  • the side light emitting unit 110 includes a plurality of side light emitting elements 111
  • the plurality of side light emitting elements 111 are arranged to be spaced apart from each other by the same angle on the side 133 of the light emitting unit support 130. It can be.
  • the plurality of side light emitting elements 111 are arranged along the outer circumference of the receiving mirror 200.
  • the number of side light emitting elements 111 is shown to be 9 (arranged at a distance of 40° from each other), but the number can be changed at any time.
  • the detection area on the side of the flash LiDAR device 1000-1 can be expanded, and the flash LiDAR device 1000-1 ) miniaturization also becomes possible.
  • the light emitting unit support 130 may be arranged to at least partially cover the upper outer periphery of the receiving mirror 200. More specifically, the top portion 131 of the light emitting unit support 130 may be located on the same plane as the top portion 201 of the receiving mirror 200. Alternatively, the top portion 131 of the light emitting unit support 130 may be located above or below the top portion 201 of the receiving mirror 200.
  • the light emitting unit support 130 is located on the upper side of the receiving mirror 200, and covers the virtual outer perimeter of the receiving mirror 200, where the top portion 201 of the receiving mirror 200 extends upward. It may be arranged in the form of: At this time, the bottom portion 132 of the light emitting portion support 130 may be located above the top portion 201 of the receiving mirror 200.
  • the light emitting unit support 130 and the side light emitting unit 110 include a distance image acquisition unit 410, a shape image acquisition unit 420, a first mirror 510, a second mirror 520, and a mirror supporter 530. ), it is preferably located lower than the first lens unit 610 and the second lens unit 620. This prevents the light emitting unit support 130 and the side light emitting unit 110 from existing in the path of external light transmitted to the distance image acquiring unit 410 and the shape image acquiring unit 420, thereby preventing the image acquiring unit 410, This is to prevent a decrease in the efficiency with which 420) detects the reflector 10.
  • the reflector 10 located on the side of the flash LiDAR device 1000-1 is Not only light in a predetermined wavelength band but also light outside the predetermined wavelength band can be reflected, and the light reflected by the reflector 10 enters the flash lidar device 1000-1.
  • the receiving mirror 200 reflects the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 downward. That is, the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 is reflected downward by the reflective surface 210 of the receiving mirror 200.
  • the light reflected by the receiving mirror 200 i.e., external light
  • the predetermined wavelength band e.g., infrared wavelength band
  • the predetermined wavelength band for example, light in the visible light wavelength band
  • the receiving mirror 200 may be designed to have a cone shape to reflect downward the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1.
  • the cone-shaped receiving mirror 200 may be symmetrical on the left and right with respect to its vertical central axis, and may have an outer diameter that gradually becomes smaller from the top to the bottom.
  • the receiving mirror 200 may be designed in various shapes depending on the angle of view of the light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110.
  • the reflective surface 210 of the receiving mirror 200 may be designed to have a preset design function to reflect downward the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1. there is.
  • the receiving mirror 200 may be configured as a dichroic mirror depending on the case.
  • the reflecting mirror 300 is located below the receiving mirror 200 and reflects light reflected downward by the receiving mirror 200 upward. That is, the light reflected downward by the receiving mirror 200 is reflected upward by the reflecting surface 310 of the reflecting mirror 300.
  • the reason why the reflective mirror 300 reflects the light upward is that the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 can be detected on the upper side of the receiving mirror 200. This is to ensure that
  • the reflective mirror 300 is preferably designed to have a planar shape in order to reflect the light reflected downward by the receiving mirror 200 upward.
  • the reflecting mirror 300 may be designed into various shapes depending on the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110 or the design function of the reflecting surface 210 of the receiving mirror 200. You can. Additionally, the reflective mirror 300 may be configured as a dichroic mirror depending on the case.
  • the receiving mirror 200 may be provided with a receiving mirror light transmitting portion 220.
  • the reason why the receiving mirror light transmitting unit 220 is provided in the receiving mirror 200 is that the light reflected by the reflector 10 located on the side and below the flash lidar device 1000-1 is transmitted through the receiving mirror light transmitting unit ( This is to allow the light to be detected on the upper side of the receiving mirror 200 by transmitting it through 220).
  • the receiving mirror light transmitting portion 220 may be provided at approximately the center of the receiving mirror 200 and may be a through hole penetrating the receiving mirror 200. Alternatively, the receiving mirror light transmitting portion 220 may be a portion of the glass in which a mirror coating is not applied, unlike the reflective surface 210 in which the glass is coated with a mirror coating.
  • the light reflected upward by the reflective mirror 300 passes through the receiving mirror light transmitting part 220 and proceeds toward the upper side of the receiving mirror 200.
  • a first mirror 510 and a second mirror 520 supported by a mirror supporter 530 may be located above the receiving mirror 200.
  • the first mirror 510 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting part 220, the light in the predetermined wavelength band is It reflects and transmits light outside the predetermined wavelength band.
  • the first mirror 510 may be composed of a dichroic mirror or an integrated dichroic prism.
  • the second mirror 520 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting part 220, the light in the predetermined wavelength band is It transmits and reflects light outside the predetermined wavelength band.
  • the second mirror 510 may also be composed of a dichroic mirror or an integrated dichroic prism.
  • the first mirror 510 and the second mirror 520 may be arranged in an intersecting form, but unlike this, the first mirror 510 and the second mirror 520 are aligned with each other in the vertical direction. They may be placed in different places so that they do not intersect with each other.
  • the light in the predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 is transmitted to the distance image acquisition unit 410, and the light outside the predetermined wavelength band reflected by the second mirror 520 is transmitted to the shape image acquisition unit. It is sent to (420).
  • the first lens unit 610 is disposed between the first mirror 510 and the distance image acquisition unit 410, and focuses the light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 to form a distance image acquisition unit ( 410).
  • the second lens unit 620 is disposed between the second mirror 520 and the shape image acquisition unit 420, and focuses light outside a predetermined wavelength band reflected by the second mirror 520 to produce a shape image. It serves to transmit it to the acquisition unit 420.
  • the distance image acquisition unit 410 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting unit 220, light in the predetermined wavelength band is selected. By detecting, an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1.
  • the distance image acquisition unit 410 may be composed of a 2D TOF (time of flight) sensor for measuring distance, or may be composed of a two-dimensional array of single light receiving elements (e.g., photodiodes, avalanche photodiodes, etc.). You can.
  • the distance image acquisition unit 410 can determine the distance from the flash lidar device 1000-1 to the reflector 10 located on the side through an image based on the distance of the reflector 10 located on the side. there is.
  • the shape image acquisition unit 420 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting unit 220, only the light other than the predetermined wavelength band is detected. By detecting light, an image is acquired based on the shape of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1.
  • the shape image acquisition unit 420 may be composed of an image sensor (e.g., CCD, RGB-IR, etc.), and may be configured to obtain an image based on the shape of the reflector 10 located on the side.
  • the shape of (10) can be identified.
  • the flash LiDAR device 1000-1 may additionally include a downward light emitting unit 120.
  • the downward light emitting unit 120 may be supported by the light emitting unit support 130 and, as shown in FIG. 4, emits light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1.
  • the wavelength band of light emitted by the downward light emitting unit 120 may be the same as the wavelength band of light emitted by the side light emitting unit 110.
  • the light in a predetermined wavelength band emitted by the downward light emitting unit 120 is indicated by a single dotted line, but in reality, the downward light emitting unit 120 emits light in a predetermined wavelength band with a specific viewing angle in three-dimensional space. emits
  • the downward light emitting unit 120 is located at a certain distance laterally from the receiving mirror 200, and the light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 is It proceeds directly below the flash LiDAR device 1000-1 without being incident on the receiving mirror 200 and the reflecting mirror 300.
  • the image acquisition units 410 and 420 use a flash lidar device ( It is possible to prevent a decrease in efficiency in detecting the reflector 10 located below 1000-1).
  • the downward light emitting unit 120 may include only one downward light emitting element 121 that emits light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1, and the downward light emitting element 121 is It can be made of LED or VCSEL. However, when the downward light emitting unit 120 includes only one downward light emitting element 121, the detection area downward of the flash lidar device 1000-1 is bound to be relatively narrow. Therefore, the downward light emitting unit 120 preferably includes a plurality of downward light emitting elements 121 that emit light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1.
  • the downward light emitting unit 120 includes only one downward light emitting element 121
  • the one downward light emitting element 121 may be disposed on the bottom 132 of the light emitting unit support 130.
  • the downward light emitting unit 120 includes a plurality of downward light emitting elements 121
  • the plurality of downward light emitting elements 121 are disposed at the bottom 132 of the light emitting unit support 130 and spaced apart from each other by the same angle. It can be.
  • the plurality of downward light-emitting elements 121 are arranged along the outer circumference of the receiving mirror 200.
  • the number of downward light-emitting elements 121 is shown as two (arranged 180° apart from each other), but the number can be changed at any time.
  • the downward light emitting unit 120 may be located below or above the top portion 201 of the receiving mirror 200, and may be located on the same plane as the top portion 201 of the receiving mirror 200, if necessary.
  • Light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 travels directly downward to the flash LiDAR device 1000-1, and flash LiDAR device 1000-1 as shown in FIG. 4. If a reflector 10 exists below , the reflector 10 reflects light in the predetermined wavelength band upward.
  • the reflective mirror 300 may be provided with a reflective mirror light transmitting portion 320.
  • the reason why the reflective mirror light transmitting portion 320 is provided in the reflective mirror 300 is that the light reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1 is transmitted through the reflective mirror light transmitting portion ( This is to allow the light to be detected on the upper side of the receiving mirror 200 by transmitting it through 320).
  • the reflective mirror light transmitting portion 320 may be provided at approximately the center of the reflective mirror 300 and may be a through hole penetrating the reflective mirror 300. Alternatively, the reflective mirror light transmitting portion 320 may be a portion of the glass in which a mirror coating is not applied, unlike the reflective surface 310 in which the glass is coated with a mirror coating.
  • the light reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1 sequentially passes through the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220 and receives the receiving mirror 200. ) proceeds to the upper side.
  • the first mirror 510 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then passes through the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220.
  • the lights that sequentially transmit light in the predetermined wavelength band is reflected, and light outside the predetermined wavelength band is transmitted.
  • the second mirror 520 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is sent to the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220.
  • the lights that sequentially transmit light in the predetermined wavelength band transmits, and light outside the predetermined wavelength band serves to reflect.
  • Light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 may be focused by the first lens unit 610 and then transmitted to the distance image acquisition unit 410, and reflected by the second mirror 520.
  • Light outside the predetermined wavelength band may be focused by the second lens unit 620 and then transmitted to the shape image acquisition unit 420.
  • the distance image acquisition unit 410 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is transmitted to the reflection mirror light transmitting unit 320 and the receiving mirror light transmitting unit 220. Among the lights that sequentially transmit, light in the predetermined wavelength band is additionally detected to obtain an image based on the distance of the reflector 10 located below. At this time, the distance image acquisition unit 410 determines the distance from the flash lidar device 1000-1 to the reflector 10 located below through an image based on the distance of the reflector 10 located below. You can.
  • the shape image acquisition unit 420 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is transmitted through the reflection mirror light transmission unit 320 and the receiving mirror light transmission unit 220. Among the lights that sequentially transmit, light outside the predetermined wavelength band is additionally detected to obtain an image based on the shape of the reflector 10 located below. At this time, the shape image acquisition unit 420 may determine the shape of the reflector 10 located below through an image based on the shape of the reflector 10 located below.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a distance-based image acquired by the distance image acquisition unit 410 of the flash LiDAR device 1000-1 according to FIG. 1.
  • the “A” area in FIG. 5A is an area where an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located below the flash LiDAR device 1000-1
  • the “B” area is the flash LiDAR device
  • This is an area where an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located on the side of 1000-1
  • the “C” area is an area where no image is acquired because it is outside the angle of view of the light emitting units 110 and 120. am.
  • FIG. 5A it can be seen that only one distance image acquisition unit 410 can simultaneously detect the distance of the reflector 10 located on the side and below the flash LiDAR device 1000-1.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a shape-based image acquired by the shape image acquisition unit 420 of the flash lidar device 1000-1 according to FIG. 1.
  • the "A" area in Figure 5b is an area where an image based on the shape of the reflector 10 located below the flash LiDAR device 1000-1 is acquired
  • the "B" area is the flash LiDAR device ( This is an area where an image is acquired based on the shape of the reflector 10 located on the side of 1000-1
  • the “C” area is an area where no image is acquired because it is outside the angle of view of the light emitting units 110 and 120. am.
  • FIG. 5B it can be seen that the shape of the reflector 10 located on the side and below the flash lidar device 1000-1 can be simultaneously detected with only one shape image acquisition unit 420.
  • an image based on the distance of the reflector 10 and an image based on the shape of the reflector 10 can be detected simultaneously, Based on the simultaneously detected images, it can be used for 3D modeling based on real images.
  • the flash LiDAR device 1000-1 includes components such as a receiving mirror 200 provided with a receiving mirror light transmitting portion 220 and a reflecting mirror 300 provided with a reflecting mirror light transmitting portion 320.
  • the “A” area in FIG. 5A is utilized as an image acquisition area based on the distance of the reflector 10 located below the flash LIDAR device 1000-1
  • the “A” area in FIG. 5B is used as an image acquisition area. It is used as an image acquisition area based on the shape of the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1.
  • the present invention it is sufficient to have only one distance image acquisition unit 410 to simultaneously detect the distance of the reflector 10 located on the side and below the flash LiDAR device 1000-1, and the flash LIDAR device 1000-1 In order to simultaneously detect the shape of the reflector 10 located on the side and below the device 1000-1, it is sufficient to have only one shape image acquisition unit 420. Therefore, according to the present invention, miniaturization of the flash LiDAR device 1000-1 is possible, and the manufacturing cost of the device can also be reduced.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a flash lidar device (1000: 1000-2) according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows the side light emitting unit 110 of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2.
  • FIG. 8 shows the downward light emitting unit 120 of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band below the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the downward angle of view changing lens 700 of FIG. 6 disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320.
  • the flash LiDAR device 1000-2 Compared to the flash LiDAR device 1000-1 according to the first embodiment of the present invention, the flash LiDAR device 1000-2 according to the second embodiment of the present invention includes detailed components of the side light emitting unit 110 and There is a difference in the detailed components of the downward light emitting unit 120, and the only difference is that a downward angle of view changing lens 700 is added. Therefore, the following will mainly explain the differences.
  • the side light emitting unit 110 may include a light emitting element 112 and a path changing mirror 113.
  • the light emitting element 112 emits light in a predetermined wavelength band below the flash lidar device 1000-2.
  • the path conversion mirror 113 reflects light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 and converts the optical path in the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-2.
  • the light emitting element 112 and the path conversion mirror 113 cause interference between the optical path of a predetermined wavelength band emitted downward from the flash lidar device 1000-2 and the optical path entering the flash lidar device 1000-2. It is desirable to be located in a place where there is no or very little risk of this happening. Accordingly, the light emitting element 112 and the path change mirror 113 are located between the receiving mirror 200 and the image acquisition units 410 and 420, or are located above the image acquisition units 410 and 420. desirable.
  • the light emitting element 112 may be made of LED or VCSEL.
  • the path conversion mirror 113 may be designed in a cone shape to convert the optical path of a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 to the side of the flash lidar device 1000-2.
  • the cone-shaped path conversion mirror 113 may be symmetrical on the left and right sides with respect to its vertical central axis, and may have an outer diameter that gradually increases from the top to the bottom.
  • the path change mirror 113 may be designed into various shapes depending on the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted by the light emitting element 112.
  • the path change mirror 113 may be provided with a concave reflective surface 113-1, and at this time, light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is reflected in the concave reflective surface 113-1 of the path change mirror 113. ) will join the company.
  • the path conversion mirror 113 is provided with a concave reflective surface 113-1, the light path in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is converted laterally, and the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is expanded. do. As a result, it is possible to expand the detection range of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-2.
  • the flash LiDAR device 1000-2 when the optical path of a predetermined wavelength band is converted to the side of the flash LiDAR device 1000-2 through the path conversion mirror 113, the flash LiDAR device 1000-2
  • the number of light emitting elements 112 required to detect the reflector 10 located on the side can be significantly reduced.
  • the path conversion mirror 113 is designed in a cone shape, light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is transmitted over the entire horizontal region (i.e., 360° range) by the path conversion mirror 113.
  • the path is converted to and transmitted to the side of the flash lidar device (1000-2). Therefore, according to the second embodiment of the present invention, there is no need to provide a plurality of side light emitting elements 111 disposed along the outer circumference of the receiving mirror 200 as in the first embodiment.
  • the flash LiDAR device 1000-2 since the light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path conversion mirror 113 is transmitted to the side of the flash LiDAR device 1000-2 with a specific viewing angle, the light of the flash LiDAR device 1000-2 There is no need to adopt a separate component to adjust the angle of view of light in a predetermined wavelength band transmitted laterally. According to the present invention, the flash LiDAR device 1000-2 can be miniaturized, and the manufacturing cost of the device can also be reduced.
  • FIG. 10 is a diagram showing a lateral view angle changing lens 114 and a lateral collimating lens 115 added to the flash lidar device 1000-2 according to FIG. 6.
  • FIG. 11 shows the side light emitting unit 110 of FIG. 10 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2. This is a drawing showing what it looks like coming into.
  • the lateral light emitting unit 110 may further include a lateral angle of view changing lens 114 as shown in FIGS. 10 and 11 .
  • the lateral angle of view change lens 114 may be made of a convex lens, a concave lens, or a combination of a convex lens and a concave lens.
  • the path change mirror 113 may be provided with a flat reflection surface 113-2.
  • the path conversion mirror 113 is provided with a flat reflective surface 113-2, the light path in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is converted laterally, but the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is not changed. or the extent of change is relatively small.
  • the path change mirror 113 may be provided with a concave reflective surface 113-1 as described above, and in this case, the angle of view of light in the predetermined wavelength band is expanded to a relatively large extent. do.
  • the lateral angle of view change lens 114 changes (i.e. expands or reduces) the angle of view of light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path change mirror 113.
  • the detection area on the side of the flash lidar device 1000-2 It can be expanded further.
  • the lateral view angle change lens 114 reduces the view angle of light in a predetermined wavelength band whose path has been changed by the path change mirror 113, the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-2 ) can be detected more precisely.
  • a plurality of lateral angle-of-view change lenses 114 are installed in the horizontal direction (i.e., based on the path conversion mirror 113). It can be arranged around in a direction perpendicular to the vertical direction shown in FIG. 11. At this time, the plurality of lateral view angle change lenses 114 may be spaced apart from each other by the same angle.
  • the lateral view angle change lens 114 may be designed in a donut shape. At this time, it is preferable that the path conversion mirror 113 is located at the center of the donut-shaped lateral angle of view change lens 114. When light in a predetermined wavelength band whose path is changed by the path conversion mirror 113 is incident on the donut-shaped lateral angle of view changing lens 114, the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is changed to the entire horizontal range.
  • the lateral collemating lens 115 serves to convert light in a predetermined wavelength band emitted downward from the light emitting element 112 into parallel light, and accordingly, the lateral angle of view change lens 114 includes a lateral collemating lens 115. Light of a certain wavelength band converted into parallel light is incident.
  • this lateral collemating lens 115 light in a predetermined wavelength band emitted downward by the light emitting element 112 is path converted by the path conversion mirror 113 and then is transmitted to the side of the flash lidar device 1000-2. In the process of being transmitted, it is possible to reliably prevent the path-converted light in the predetermined wavelength band from incident on the inner surface of the receiving mirror 200. As a result, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of the image acquisition units 410 and 420 in detecting the reflector 10.
  • the flash LiDAR device 1000-2 may also additionally include a downward light emitting unit 120 that emits light in a predetermined wavelength band downward from the Flash LiDAR device 1000-2.
  • a downward light emitting unit 120 that emits light in a predetermined wavelength band downward from the Flash LiDAR device 1000-2.
  • the downward light emitting unit 120 is located above the receiving mirror 200, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 is directly directed downward to the flash lidar device 1000-2. Proceeds to and passes through the receiving mirror light transmitting unit 220 and the reflecting mirror light transmitting unit 320.
  • the downward light emitting unit 120 is located above the receiving mirror 200, the downward light emitting unit 120 is located at a certain distance laterally from the receiving mirror 200. Compared to the first embodiment, the width of the flash LiDAR device 1000-2 can be reduced.
  • the downward light emitting unit 120 emits light in a predetermined wavelength band with a specific viewing angle in three-dimensional space
  • the light in the predetermined wavelength band is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or reflected mirror 300.
  • the detection efficiency of the reflector 10 of the image acquisition units 410 and 420 may be reduced. Therefore, the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward by the downward light emitting unit 120 needs to be designed to be relatively narrow.
  • the flash lidar device 1000-2 may further include a downward angle of view change lens 700.
  • the downward angle of view change lens 700 may be made of a convex lens, a concave lens, or a combination of a convex lens and a concave lens.
  • the downward angle of view changing lens 700 Can change (i.e. expand or reduce) the angle of view of light in the predetermined wavelength band.
  • the downward detection area of the flash lidar device 1000-2 can be further expanded. There will be.
  • the downward angle of view change lens 700 is preferably disposed within the reflective mirror light transmitting portion 320 as shown in FIG. 8 or disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320 as shown in FIG. 9 .
  • the downward angle of view changing lens 700 is disposed within the reflective mirror light transmitting portion 320 rather than disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320.
  • the downward light emitting unit 120 may include a downward light emitting element 121 and a downward collemating lens 125.
  • the downward light-emitting element 121 emits light in a predetermined wavelength band downward from the flash lidar device 1000-2, and may be made of LED or VCSEL.
  • the downward light-emitting element 121 is designed to have a relatively narrow angle of view for light in a predetermined wavelength band emitted downward from the flash lidar device 1000-2, the limit of the angle of view of the downward light-emitting element 121, the downward light-emitting element ( Depending on the arrangement of 121, the size of the receiving mirror light transmitting portion 220, or the size of the reflecting mirror light transmitting portion 320, light in the predetermined wavelength band is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or reflected mirror 300. ) may be incident on the reflecting surface 310.
  • the downward collemating lens 125 serves to convert light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting element 121 into parallel light.
  • the downward angle of view change lens 700 includes a downward collemating lens 125. Light of a certain wavelength band converted into parallel light is incident. According to this downward collemating lens 125, light in a predetermined wavelength band emitted by the downward light emitting unit 120 is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or is transmitted to the reflecting surface 310 of the reflecting mirror 300. ) can be more reliably prevented, and thus a decrease in the efficiency of the image acquisition units 410 and 420 in detecting the reflector 10 can be prevented in advance.
  • the present invention can be used in a flash lidar device that detects an external reflector using light emitted from a light emitting unit.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

A flash lidar device according to the present invention comprises: a lateral light-emitting part for emitting light of a predetermined wavelength band to a lateral side of the flash lidar device; a receiving mirror for downwardly reflecting the light reflected by a reflector located on the lateral side of the flash lidar device; a reflective mirror located below the receiving mirror to upwardly reflect the light reflected downwardly by the receiving mirror; and a distance image acquisition part located above the receiving mirror. According to the present invention, it is possible to detect a reflector located on the side of a flash lidar device, and since the receiving mirror has a light-transmitting part of the receiving mirror provided therein, there is no need to provide a separate path for the light reflected upward by the reflective mirror, thereby enabling size reduction of the flash lidar device.

Description

플래시 라이다 장치flash lidar device
본 발명은 광 방출부에서 방출되는 광을 이용하여 외부 반사체를 검출하는 플래시 라이다 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flash lidar device that detects an external reflector using light emitted from a light emitting unit.
라이다(LIDAR: light detection and ranging)는 기능에 있어서는 레이다(RADAR: radio detection and ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이다와 달리 광을 이용한다는 점에서 레이다와 차이가 있으며, 이러한 점에서 라이다를 '영상 레이다'라 칭하기도 한다.LIDAR (light detection and ranging) is similar in function to radar (RADAR: radio detection and ranging), but differs from radar in that it uses light, unlike radar, which uses radio waves. In this respect, LIDAR is different from radar. It is also called ‘video radar’.
그동안은 위성이나 항공기에 탑재되어 광을 방출하고, 대기 중의 입자에 의해 산란되는 광을 지상 관측소에서 수신하는 항공 라이다 장치가 주류를 이루어 왔다. 이러한 항공 라이다 장치는 바람 정보와 함께, 먼지, 연기, 에어로졸, 구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하고, 대기 중 먼지입자의 분포 또는 대기 오염도를 분석하는 데에 사용되어 왔다. 그런데 최근에는 송신 광학계와 수신 광학계가 모두 지상에 배치되어, 장애물 탐지, 지형 모델링, 반사체의 위치 획득 등 다양한 기능을 수행하는 지상 라이다 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Until now, airborne LiDAR devices, which are mounted on satellites or aircraft and emit light, and receive light scattered by particles in the atmosphere at ground observatories, have been the mainstream. These airborne LIDAR devices have been used to measure the presence and movement of dust, smoke, aerosols, and cloud particles, along with wind information, and to analyze the distribution of dust particles in the atmosphere or the degree of air pollution. However, recently, research has been actively conducted on terrestrial LiDAR devices in which both the transmitting and receiving optical systems are placed on the ground and perform various functions such as obstacle detection, terrain modeling, and location acquisition of reflectors.
라이다 장치는 통상적으로 외부로 광을 방출하는 송신 광학계, 외부에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수신 광학계, 그리고 라이다 장치로부터 반사체까지의 거리를 계산하는 분석부로 이루어진다. 여기서, 분석부는 송신 광학계로부터 방출된 광을 수신 광학계가 수신하기까지 소요되는 시간차 등을 통해 라이다 장치로부터 반사체까지의 거리를 계산하고, 나아가 여러 방향으로부터 수신되는 광을 이용하여 각 방향에 따른 거리를 계산함으로써 화각(FOV: field of view)에 상응하는 거리맵을 작성하기도 한다.A LiDAR device typically consists of a transmission optical system that emits light to the outside, a reception optical system that receives light reflected by an external reflector, and an analysis unit that calculates the distance from the LiDAR device to the reflector. Here, the analysis unit calculates the distance from the LiDAR device to the reflector through the time difference required for the receiving optical system to receive the light emitted from the transmitting optical system, and further calculates the distance in each direction using light received from various directions. By calculating , a distance map corresponding to the field of view (FOV) can be created.
종래의 라이다 장치 중에는 스캔 타입의 라이다 장치와 플래시 라이다 장치가 있다.Among conventional LiDAR devices, there are scan-type LiDAR devices and flash LiDAR devices.
스캔 타입의 라이다 장치 중에서 2D 스캔 타입의 라이다 장치는 단일의 레이저와 단일의 수신 소자로 구성되며, 통상적으로 수신 미러를 회전시키는 방식을 이용하여 광의 진행 방향을 포함하는 2차원 평면에서의 영상을 획득한다. 또한, 스캔 타입의 라이다 장치 중에서 3D 스캔 타입의 라이다 장치는 다수의 레이저와 다수의 수신 소자로 구성되며, 수신 미러를 회전시키는 방식을 이용하여 광의 진행 방향을 포함하는 3차원 공간에서의 영상을 획득한다. 이와 같이 스캔 타입의 라이다 장치는 수신 미러의 회전 방식을 이용하기 때문에 수신 미러의 회전을 위한 모터가 라이다 장치에 반드시 구비되어 있어야만 한다. 또한, 스캔 타입의 라이다 장치는 펄스 형태의 광을 스캔하고, 상기 스캔에 따른 광을 외부 반사체를 향해 방출하기 때문에 광의 도달 거리는 비교적 길지만, 해상도는 다소 낮다는 문제점이 있다.Among scan-type LiDAR devices, the 2D scan-type LiDAR device consists of a single laser and a single receiving element, and typically uses a method of rotating the receiving mirror to capture images in a two-dimensional plane that includes the direction of light travel. obtain. In addition, among scan-type LiDAR devices, the 3D scan-type LiDAR device consists of multiple lasers and multiple receiving elements, and uses a method of rotating the receiving mirror to capture images in a three-dimensional space that includes the direction of light travel. obtain. Since the scan-type LiDAR device uses a rotation method of the receiving mirror, the LiDAR device must be equipped with a motor for rotating the receiving mirror. In addition, the scan-type LiDAR device scans light in the form of pulses and emits light according to the scan toward an external reflector, so the range of light is relatively long, but there is a problem in that the resolution is somewhat low.
이와 대비하여, 플래시 라이다 장치는 일반적으로 빔 폭이 넓은 광을 방출하고, 외부 반사체에 의해 반사되는 광을 획득하는 방법을 통해 라이다 장치로부터 반사체까지의 거리를 계산한다. 플래시 라이다 장치를 구현하기 위해서는 소비 전력이 매우 높은 광원을 필요로 하며, 여러 방향으로 광을 송신함과 동시에 여러 방향으로부터의 광을 수신하기 위해 송신 광학계 및 수신 광학계의 구조가 비교적 복잡한 편에 속한다.In contrast, flash LiDAR devices generally emit light with a wide beam width, and calculate the distance from the LiDAR device to the reflector through a method of acquiring light reflected by an external reflector. In order to implement a flash LiDAR device, a light source with very high power consumption is required, and the structures of the transmitting and receiving optical systems are relatively complex in order to transmit light in multiple directions and simultaneously receive light from multiple directions. .
최근 들어서는 라이다 장치를 드론에 장착하여 정찰, 감시, 물품 배송 등 다양한 용도로 활용하려는 시도가 나타나고 있다. 라이다 장치가 장착된 드론이 주어진 임무를 안정적으로 수행하기 위해서는 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체를 검출할 수 있어야 하며, 나아가 드론의 착륙이나 충전 등을 위해서 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체 또한 검출할 수 있어야 한다. 또한, 드론이 라이다 장치를 구비한 상태에서 오랜 시간 임무를 수행하기 위해서는 동일한 전력 조건 하에서 오랜 시간 비행이 가능해야 하고, 이를 위해서는 라이다 장치의 소형화가 선행되어야 한다.Recently, attempts have been made to mount LiDAR devices on drones and use them for various purposes such as reconnaissance, surveillance, and delivery of goods. In order for a drone equipped with a LiDAR device to stably perform a given mission, it must be able to detect a reflector located on the side of the LiDAR device, and furthermore, a reflector located below the LiDAR device for landing or charging of the drone. It must also be detectable. In addition, in order for a drone to perform a mission for a long time while equipped with a LiDAR device, it must be possible to fly for a long time under the same power conditions, and for this, miniaturization of the LiDAR device must be preceded.
선행기술문헌: KR 10-2209500 B1(2021.01.25.)Prior art document: KR 10-2209500 B1 (2021.01.25.)
본 발명은 측방에 위치하는 반사체를 검출할 수 있고, 이와 함께 소형화가 가능한 플래시 라이다 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a flash LiDAR device that can detect a reflector located on the side and can be miniaturized.
또한, 본 발명은 측방에 위치하는 반사체와 하방에 위치하는 반사체를 동시에 검출할 수 있으며, 이와 함께 소형화가 가능한 플래시 라이다 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a flash lidar device that can simultaneously detect a reflector located on the side and a reflector located below, and can be miniaturized.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제만으로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플래시 라이다 장치는, 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 측방 광 방출부; 상기 플래시 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사하는 수신 미러; 상기 수신 미러의 하측에 위치하며, 상기 수신 미러에 의해 하방으로 반사된 광을 상방으로 반사하는 반사 미러; 및 상기 수신 미러의 상측에 위치하는 거리 영상 획득부를 포함할 수 있으며, 상기 수신 미러에는 수신 미러 광 투과부가 마련될 수 있고, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사되는 광은 상기 수신 미러 광 투과부를 투과할 수 있으며, 상기 거리 영상 획득부는, 상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 검출하여, 상기 측방에 위치하는 반사체의 거리에 기반한 영상을 획득할 수 있다.In order to achieve the above object, a flash LiDAR device according to the present invention includes a lateral light emitting unit that emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device; a receiving mirror that reflects light reflected by a reflector located on a side of the flash lidar device downward; a reflective mirror located below the receiving mirror and reflecting light reflected downward by the receiving mirror upward; and a distance image acquisition unit located above the receiving mirror, wherein the receiving mirror may be provided with a receiving mirror light transmitting part, and light reflected upward by the reflecting mirror transmits the receiving mirror light transmitting part. The distance image acquisition unit is located above the receiving mirror and detects light in the predetermined wavelength band among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting unit, An image can be obtained based on the distance of the reflector located on the side.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 반사하고 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 투과하는 제1 미러를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 미러에 의해 반사되는 소정 파장 대역의 광은 상기 거리 영상 획득부로 전달될 수 있다.The flash lidar device is located above the receiving mirror, and among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light in the predetermined wavelength band is reflected and light in the predetermined wavelength band is reflected. It may further include a first mirror through which other light passes, and light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror may be transmitted to the distance image acquisition unit.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 검출하여, 상기 측방에 위치하는 반사체의 형상에 기반한 영상을 획득하는 형상 영상 획득부를 더 포함할 수 있다.The flash lidar device is located above the receiving mirror and detects light outside the predetermined wavelength band among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, and detects light outside the predetermined wavelength band, It may further include a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape of the reflector located at.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 투과하고 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 반사하는 제2 미러를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 미러에 의해 반사되는 소정 파장 대역 이외의 광은 상기 형상 영상 획득부로 전달될 수 있다.The flash lidar device is located above the receiving mirror, and among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light in the predetermined wavelength band is transmitted and light in the predetermined wavelength band is transmitted. It may further include a second mirror that reflects other lights, and light outside a predetermined wavelength band reflected by the second mirror may be transmitted to the shape image acquisition unit.
상기 측방 광 방출부는, 상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 다수 개의 측방 발광 엘리먼트를 포함할 수 있으며, 상기 다수 개의 측방 발광 엘리먼트는 상기 수신 미러의 외부 둘레를 따라 배치될 수 있다.The side light emitting unit may include a plurality of side light emitting elements that emit light in the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device, and the plurality of side light emitting elements are disposed along the outer circumference of the receiving mirror. It can be.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 하방 광 방출부를 더 포함할 수 있으며, 상기 반사 미러에는 반사 미러 광 투과부가 마련될 수 있고, 상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광은 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과할 수 있으며, 상기 거리 영상 획득부는, 상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사된 뒤 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 추가적으로 검출하여, 상기 하방에 위치하는 반사체의 거리에 기반한 영상을 획득할 수 있다.The flash LiDAR device may further include a downward light emitting unit that emits light in the predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, the reflective mirror may be provided with a reflective mirror light transmitting portion, and the flash The light reflected by the reflector located below the LiDAR device may pass through the reflection mirror light transmitting unit and the receiving mirror light transmitting unit, and the distance image acquisition unit may be connected to the reflector located below the flash LiDAR device. Among the light that is reflected by and then passes through the reflective mirror light transmitting unit and the receiving mirror light transmitting unit, light in the predetermined wavelength band can be additionally detected to obtain an image based on the distance of the reflector located below.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사된 뒤 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 추가적으로 검출하여 상기 하방에 위치하는 반사체의 형상에 기반한 영상을 획득하는 형상 영상 획득부를 더 포함할 수 있다.The flash LiDAR device additionally detects light outside the predetermined wavelength band among the light that is reflected by a reflector located below the flash LiDAR device and then passes through the reflective mirror light transmitting portion and the receiving mirror light transmitting portion. Thus, it may further include a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape of the reflector located below.
상기 하방 광 방출부는 상기 수신 미러로부터 측방으로 일정 거리 이격된 곳에 위치할 수 있으며, 상기 하방 광 방출부로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 수신 미러 및 상기 반사 미러에 입사되지 않은 채 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 직접적으로 진행할 수 있다.The downward light emitting unit may be located at a certain distance laterally from the receiving mirror, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit is not incident on the receiving mirror and the reflecting mirror. This can proceed directly downward of the device.
상기 측방 광 방출부는, 상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 발광 엘리먼트; 및 상기 발광 엘리먼트로부터 방출되는 소정 파장 대역을 반사하여, 상기 소정 파장 대역의 광 경로를 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 변환하는 경로 변환 미러를 포함할 수 있다.The side light emitting unit includes a light emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward from the flash lidar device; And it may include a path conversion mirror that reflects a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element and converts the optical path of the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device.
상기 경로 변환 미러에는 오목한 반사면이 마련될 수 있으며, 상기 발광 엘리먼트에서 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 경로 변환 미러의 오목한 반사면에 입사할 수 있다.The path change mirror may be provided with a concave reflective surface, and light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element may be incident on the concave reflective surface of the path change mirror.
상기 측방 광 방출부는, 상기 경로 변환 미러에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키는 측방 화각 변경 렌즈를 더 포함할 수 있다.The lateral light emitting unit may further include a lateral angle of view changing lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band path-converted by the path conversion mirror.
상기 측방 광 방출부는, 상기 발광 엘리먼트로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 측방 콜레메이팅 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 상기 측방 화각 변경 렌즈에는 상기 측방 콜레메이팅 렌즈에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사할 수 있다.The lateral light emitting unit may further include a lateral collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the light emitting element into parallel light, and the lateral angle of view change lens includes parallel light by the lateral collemating lens. Light of a predetermined wavelength band converted into light may be incident.
상기 하방 광 방출부는 상기 수신 미러의 상측에 위치할 수 있으며, 상기 하방 광 방출부로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 직접적으로 진행하여 상기 수신 미러 광 투과부 및 상기 반사 미러 광 투과부를 투과할 수 있다.The downward light emitting unit may be located above the receiving mirror, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit travels directly downward of the flash lidar device to the receiving mirror light transmitting unit and the reflection. The mirror light can transmit through the light transmitting part.
상기 플래시 라이다 장치는, 상기 하방 광 방출부로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키는 하방 화각 변경 렌즈를 더 포함할 수 있다.The flash lidar device may further include a downward angle of view change lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit.
상기 하방 화각 변경 렌즈는 상기 반사 미러 광 투과부 내에 또는 상기 반사 미러 광 투과부의 하측에 배치될 수 있다.The downward angle of view changing lens may be disposed within the reflective mirror light transmitting portion or below the reflective mirror light transmitting portion.
상기 하방 광 방출부는, 상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 하방 발광 엘리먼트; 및 상기 하방 발광 엘리먼트로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 하방 콜레메이팅 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 하방 화각 변경 렌즈에는 상기 하방 콜레메이팅 렌즈에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사할 수 있다.The downward light emitting unit may include a downward light emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward of the flash lidar device; and a downward collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting element into parallel light, and the downward angle of view change lens includes a predetermined light converted into parallel light by the downward collemating lens. Light in the wavelength range may be incident.
본 발명은 플래시 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사하는 수신 미러와, 상기 수신 미러에 의해 하방으로 반사된 광을 상방으로 반사하는 반사 미러를 통해, 플래시 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체를 검출할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면, 상기 수신 미러에 수신 미러 광 투과부가 마련되어 있기 때문에, 반사 미러에 의해 상방으로 반사되는 광은 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하여 영상 획득부로 전달될 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 반사 미러에 의해 상방으로 반사되는 광의 경로를 별도로 마련할 필요가 없으며, 이로 인해 플래시 라이다 장치의 소형화가 가능하다.The present invention provides a flash lidar device through a receiving mirror that reflects downward the light reflected by a reflector located on the side of the flash lidar device, and a reflective mirror that reflects the light reflected downward by the receiving mirror upward. A reflector located on the side of the device can be detected. Furthermore, according to the present invention, since the receiving mirror is provided with a receiving mirror light transmitting portion, the light reflected upward by the reflecting mirror can be transmitted to the image acquisition unit through the receiving mirror light transmitting portion. According to the present invention, there is no need to provide a separate path for light reflected upward by a reflective mirror, which makes it possible to miniaturize the flash lidar device.
또한, 본 발명은 수신 미러 광 투과부가 마련된 수신 미러 및 반사 미러 광 투과부가 마련된 반사 미러를 통해, 플래시 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체와 하방에 위치하는 반사체를 동시에 검출할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면, 상기 반사 미러에 반사 미러 광 투과부가 마련되어 있기 때문에, 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광은 반사 미러 광 투과부 및 수신 미러 광 투과부를 순차적으로 투과하여 영상 획득부로 전달될 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광의 경로를 별도로 마련할 필요가 없으며, 이로 인해 플래시 라이다 장치의 소형화가 가능하다.In addition, the present invention can simultaneously detect a reflector located on the side and a reflector located below the flash lidar device through a receiving mirror provided with a receiving mirror light transmitting portion and a reflecting mirror provided with a reflecting mirror light transmitting portion. Furthermore, according to the present invention, since the reflective mirror is provided with a reflective mirror light-transmitting portion, the light reflected by the reflector located below the flash lidar device sequentially passes through the reflective mirror light-transmitting portion and the receiving mirror light-transmitting portion. It may be transmitted to the image acquisition unit. According to the present invention, there is no need to provide a separate path for light reflected by a reflector located below the flash lidar device, and this makes it possible to miniaturize the flash lidar device.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a flash LiDAR device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 광 방출부 지지대 및 수신 미러의 평면도이자, 도 1의 측방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a plan view of the light emitting unit support and receiving mirror of FIG. 1, and is a diagram showing the side light emitting unit of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device.
도 3은 도 2의 측방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출한 결과, 외부 광이 플래시 라이다 장치로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating external light entering the flash LiDAR device as a result of the lateral light emitting unit of FIG. 2 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device.
도 4는 도 1의 하방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating the downward light emitting unit of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
도 5a는 도 1에 따른 플래시 라이다 장치의 거리 영상 획득부가 획득하는 거리 기반 영상을 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a distance-based image acquired by the distance image acquisition unit of the flash LiDAR device according to FIG. 1.
도 5b는 도 1에 따른 플래시 라이다 장치의 형상 영상 획득부가 획득하는 형상 기반 영상을 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a shape-based image acquired by the shape image acquisition unit of the flash lidar device according to FIG. 1.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 라이다 장치의 개략도이다.Figure 6 is a schematic diagram of a flash lidar device according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 측방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating the side light emitting unit of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
도 8은 도 6의 하방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating the downward light emitting unit of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band downward of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
도 9는 도 6의 하방 화각 변경 렌즈가 반사 미러 광 투과부의 하측에 배치된 모습을 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating the downward angle of view changing lens of FIG. 6 disposed below the light transmitting portion of the reflective mirror.
도 10은 도 6에 따른 플래시 라이다 장치에 측방 화각 변경 렌즈 및 측방 콜리메이팅 렌즈가 추가된 모습을 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram showing a lateral view angle changing lens and a lateral collimating lens added to the flash lidar device according to FIG. 6.
도 11은 도 10의 측방 광 방출부가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating the side light emitting unit of FIG. 10 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device, and external light entering the Flash LiDAR device.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 플래시 라이다 장치에 대해 상세히 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다. 본 명세서에서 '직접적으로 진행'이라 함은, 진행 경로 상에 존재하는 어떤 구성요소에 의해 반사되지 않고 그대로 직진하는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 외부 광은 플래시 라이다 장치(1000)의 외부에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광으로서, 소정 파장 대역의 광 및 소정 파장 대역 이외의 광을 포함한다.Hereinafter, the flash lidar device according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The attached drawings are provided as examples in order to sufficiently convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is not limited to the drawings presented below and can be embodied in many other forms. there is. In this specification, 'proceeding directly' means proceeding straight without being reflected by any component existing on the proceeding path. Additionally, in this specification, external light is light reflected by the reflector 10 located outside the flash LiDAR device 1000, and includes light in a predetermined wavelength band and light other than the predetermined wavelength band.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000: 1000-1)의 개략도이다. 도 2는 도 1의 광 방출부 지지대(130) 및 수신 미러(200)의 평면도이자, 도 1의 측방 광 방출부(110)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출하는 모습을 도시한 도면이다. 도 3은 도 2의 측방 광 방출부(110)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출한 결과, 외부 광이 플래시 라이다 장치(1000-1)로 들어오는 모습을 도시한 도면이다. 도 4는 도 1의 하방 광 방출부(120)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치(1000-1)로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a flash LiDAR device (1000: 1000-1) according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the light emitting unit support 130 and the receiving mirror 200 of FIG. 1, and the side light emitting unit 110 of FIG. 1 emits light in a predetermined wavelength band of the flash lidar device 1000-1. This is a diagram showing the emission to the side. 3 shows that the side light emitting unit 110 of FIG. 2 emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-1, and as a result, external light enters the flash LiDAR device 1000-1. This is a drawing showing what it looks like. FIG. 4 shows the downward light emitting unit 120 of FIG. 1 emitting light in a predetermined wavelength band below the flash LiDAR device 1000-1, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-1. This is a drawing showing what it looks like coming in.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)는 측방 광 방출부(110), 수신 미러(200), 반사 미러(300) 및 거리 영상 획득부(410)를 포함할 수 있다.As shown in Figures 1 to 4, the flash lidar device 1000-1 according to the first embodiment of the present invention includes a side light emitting unit 110, a receiving mirror 200, a reflecting mirror 300, and It may include a distance image acquisition unit 410.
측방 광 방출부(110)는 광 방출부 지지대(130)에 의해 지지될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 소정 파장 대역의 광(예를 들어, 적외선 파장 대역에 속하는 광)을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출한다. 도 2에서는 측방 광 방출부(110)가 방출하는 소정 파장 대역의 광을 한 가닥의 점선으로 표시하였으나, 실제로 측방 광 방출부(110)는 3차원 공간에서 특정 화각을 갖는 소정 파장 대역의 광을 방출한다.The side light emitting unit 110 may be supported by the light emitting unit support 130, and as shown in FIG. 2, light in a predetermined wavelength band (for example, light belonging to the infrared wavelength band) is flashed. It is discharged to the side of the device 1000-1. In FIG. 2, the light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110 is indicated by a single dotted line, but in reality, the side light emitting unit 110 emits light in a predetermined wavelength band having a specific viewing angle in three-dimensional space. emits
측방 광 방출부(110)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출하는 하나의 측방 발광 엘리먼트(111)만을 포함할 수 있다. 상기 측방 발광 엘리먼트(111)는 LED(light emitting diode) 또는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)로 이루어질 수 있다. 다만, 측방 광 방출부(110)가 하나의 측방 발광 엘리먼트(111)만을 포함할 경우에는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 대한 감지 영역이 비교적 좁을 수밖에 없다. 따라서, 측방 광 방출부(110)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출하는 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)를 포함하는 것이 바람직하다.The side light emitting unit 110 may include only one side light emitting element 111 that emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-1. The side light-emitting element 111 may be made of a light emitting diode (LED) or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). However, when the side light emitting unit 110 includes only one side light emitting element 111, the detection area on the side of the flash lidar device 1000-1 is bound to be relatively narrow. Therefore, the side light emitting unit 110 preferably includes a plurality of side light emitting elements 111 that emit light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-1.
광 방출부 지지대(130)는 측방 광 방출부(110)를 지지하기 위해 수신 미러(200)의 외부 둘레를 따라 배치될 수 있다.The light emitting unit support 130 may be disposed along the outer perimeter of the receiving mirror 200 to support the side light emitting unit 110.
측방 광 방출부(110)가 하나의 측방 발광 엘리먼트(111)만을 포함할 경우, 그 하나의 측방 발광 엘리먼트(111)는 광 방출부 지지대(130)의 측부(133)에 배치될 수 있다.When the side light emitting unit 110 includes only one side light emitting element 111, the one side light emitting element 111 may be disposed on the side 133 of the light emitting unit support 130.
측방 광 방출부(110)가 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)를 포함할 경우, 그 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)는 광 방출부 지지대(130)의 측부(133)에 서로 동일한 각도만큼 이격 배치될 수 있다. 이와 같이 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)가 광 방출부 지지대(130)의 측부(133)에 배치된 결과, 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)는 수신 미러(200)의 외부 둘레를 따라 배치되게 된다. 도 2에서는 측방 발광 엘리먼트(111)의 개수가 9개(서로 40°만큼 이격 배치되어 있음)인 것으로 도시하였으나, 이의 개수는 얼마든지 변경 실시 가능하다.When the side light emitting unit 110 includes a plurality of side light emitting elements 111, the plurality of side light emitting elements 111 are arranged to be spaced apart from each other by the same angle on the side 133 of the light emitting unit support 130. It can be. As a result of the plurality of side light emitting elements 111 being disposed on the side 133 of the light emitting unit support 130, the plurality of side light emitting elements 111 are arranged along the outer circumference of the receiving mirror 200. . In FIG. 2, the number of side light emitting elements 111 is shown to be 9 (arranged at a distance of 40° from each other), but the number can be changed at any time.
다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)가 수신 미러(200)의 외부 둘레를 따라 배치되면, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 대한 감지 영역을 넓힐 수 있고, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 소형화 또한 가능해진다.When a plurality of side light emitting elements 111 are disposed along the outer circumference of the receiving mirror 200, the detection area on the side of the flash LiDAR device 1000-1 can be expanded, and the flash LiDAR device 1000-1 ) miniaturization also becomes possible.
광 방출부 지지대(130)는 수신 미러(200)의 외부 둘레 중 상측 둘레를 적어도 부분적으로 커버하는 형태로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 광 방출부 지지대(130)의 탑부(top portion)(131)는 수신 미러(200)의 탑부(201)와 동일 면상에 위치할 수 있다. 또는, 광 방출부 지지대(130)의 탑부(131)는 수신 미러(200)의 탑부(201)보다 상측에 위치할 수도 있고, 하측에 위치할 수도 있다.The light emitting unit support 130 may be arranged to at least partially cover the upper outer periphery of the receiving mirror 200. More specifically, the top portion 131 of the light emitting unit support 130 may be located on the same plane as the top portion 201 of the receiving mirror 200. Alternatively, the top portion 131 of the light emitting unit support 130 may be located above or below the top portion 201 of the receiving mirror 200.
이와 달리, 광 방출부 지지대(130)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하되, 수신 미러(200)의 탑부(201)가 상측으로 연장된, 수신 미러(200)의 가상의 외부 둘레를 커버하는 형태로 배치될 수도 있다. 이때 광 방출부 지지대(130)의 저부(bottom portion)(132)는 수신 미러(200)의 탑부(201)보다 상측에 위치할 수 있다.In contrast, the light emitting unit support 130 is located on the upper side of the receiving mirror 200, and covers the virtual outer perimeter of the receiving mirror 200, where the top portion 201 of the receiving mirror 200 extends upward. It may be arranged in the form of: At this time, the bottom portion 132 of the light emitting portion support 130 may be located above the top portion 201 of the receiving mirror 200.
광 방출부 지지대(130) 및 측방 광 방출부(110)는 거리 영상 획득부(410), 형상 영상 획득부(420), 제1 미러(510), 제2 미러(520), 미러 지지대(530), 제1 렌즈부(610) 및 제2 렌즈부(620)보다 하측에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 거리 영상 획득부(410) 및 형상 영상 획득부(420)로 전달되는 외부 광의 경로에 광 방출부 지지대(130) 및 측방 광 방출부(110)가 존재하지 않도록 함으로써, 영상 획득부(410, 420)가 반사체(10)를 검출하는 효율 저하를 방지하기 위함이다.The light emitting unit support 130 and the side light emitting unit 110 include a distance image acquisition unit 410, a shape image acquisition unit 420, a first mirror 510, a second mirror 520, and a mirror supporter 530. ), it is preferably located lower than the first lens unit 610 and the second lens unit 620. This prevents the light emitting unit support 130 and the side light emitting unit 110 from existing in the path of external light transmitted to the distance image acquiring unit 410 and the shape image acquiring unit 420, thereby preventing the image acquiring unit 410, This is to prevent a decrease in the efficiency with which 420) detects the reflector 10.
측방 광 방출부(110)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방으로 방출할 경우, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)는 상기 소정 파장 대역의 광뿐만 아니라 상기 소정 파장 대역 이외의 광 또한 반사할 수 있으며, 상기 반사체(10)에 의해 반사되는 광은 플래시 라이다 장치(1000-1)로 들어오게 된다.When the side light emitting unit 110 emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-1, the reflector 10 located on the side of the flash LiDAR device 1000-1 is Not only light in a predetermined wavelength band but also light outside the predetermined wavelength band can be reflected, and the light reflected by the reflector 10 enters the flash lidar device 1000-1.
수신 미러(200)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사한다. 즉, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)가 반사하는 광은 수신 미러(200)의 반사면(210)에 의해 하방으로 반사된다. 이때 수신 미러(200)가 반사하는 광(즉, 외부 광)에는, 측방 광 방출부(110)가 방출한 뒤 반사체(10)에 의해 반사되는 소정 파장 대역의 광(예를 들어, 적외선 파장 대역의 광)뿐만 아니라, 상기 소정 파장 대역 이외의 광(예를 들어, 가시광선 파장 대역의 광)도 포함될 수 있다.The receiving mirror 200 reflects the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 downward. That is, the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 is reflected downward by the reflective surface 210 of the receiving mirror 200. At this time, the light reflected by the receiving mirror 200 (i.e., external light) includes light in a predetermined wavelength band (e.g., infrared wavelength band) emitted by the side light emitting unit 110 and then reflected by the reflector 10. light), as well as light other than the predetermined wavelength band (for example, light in the visible light wavelength band) may also be included.
수신 미러(200)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사하기 위해 콘(cone) 형상으로 설계될 수 있다. 이때 콘 형상의 수신 미러(200)는 이의 수직 중심축을 기준으로 좌우가 대칭이며, 상측에서 하측으로 갈수록 외경이 점점 작아지는 형상일 수 있다. 다만, 수신 미러(200)는 그 외에도 측방 광 방출부(110)가 방출하는 소정 파장 대역의 광의 화각에 따라 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 수신 미러(200)의 반사면(210)은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사하기 위해 기 설정된 설계 함수를 갖도록 설계된 것일 수 있다. 또한, 수신 미러(200)는 경우에 따라서 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 구성될 수 있다.The receiving mirror 200 may be designed to have a cone shape to reflect downward the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1. At this time, the cone-shaped receiving mirror 200 may be symmetrical on the left and right with respect to its vertical central axis, and may have an outer diameter that gradually becomes smaller from the top to the bottom. However, the receiving mirror 200 may be designed in various shapes depending on the angle of view of the light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110. The reflective surface 210 of the receiving mirror 200 may be designed to have a preset design function to reflect downward the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1. there is. Additionally, the receiving mirror 200 may be configured as a dichroic mirror depending on the case.
반사 미러(300)는 수신 미러(200)의 하측에 위치하며, 수신 미러(200)에 의해 하방으로 반사된 광을 상방으로 반사한다. 즉, 수신 미러(200)가 하방으로 반사하는 광은 반사 미러(300)의 반사면(310)에 의해 상방으로 반사된다. 반사 미러(300)가 상기 광을 상방으로 반사하는 이유는, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광이 수신 미러(200)의 상측에서 검출될 수 있도록 하기 위함이다.The reflecting mirror 300 is located below the receiving mirror 200 and reflects light reflected downward by the receiving mirror 200 upward. That is, the light reflected downward by the receiving mirror 200 is reflected upward by the reflecting surface 310 of the reflecting mirror 300. The reason why the reflective mirror 300 reflects the light upward is that the light reflected by the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1 can be detected on the upper side of the receiving mirror 200. This is to ensure that
반사 미러(300)는 수신 미러(200)에 의해 하방으로 반사되는 광을 상방으로 반사하기 위해 평면 형상으로 설계되는 것이 바람직하다. 다만, 반사 미러(300)는 평면 형상 이외에도 측방 광 방출부(110)가 방출하는 소정 파장 대역의 광의 화각 또는 수신 미러(200)의 반사면(210)이 갖는 설계 함수에 따라 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 또한, 반사 미러(300)는 경우에 따라서 다이크로익 미러로 구성될 수 있다.The reflective mirror 300 is preferably designed to have a planar shape in order to reflect the light reflected downward by the receiving mirror 200 upward. However, in addition to the flat shape, the reflecting mirror 300 may be designed into various shapes depending on the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted by the side light emitting unit 110 or the design function of the reflecting surface 210 of the receiving mirror 200. You can. Additionally, the reflective mirror 300 may be configured as a dichroic mirror depending on the case.
수신 미러(200)에는 수신 미러 광 투과부(220)가 마련될 수 있다. 수신 미러(200)에 수신 미러 광 투과부(220)가 마련되어 있는 이유는, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방 및 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 반사되는 광이 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하도록 함으로써, 상기 광이 수신 미러(200)의 상측에서 검출될 수 있도록 하기 위함이다.The receiving mirror 200 may be provided with a receiving mirror light transmitting portion 220. The reason why the receiving mirror light transmitting unit 220 is provided in the receiving mirror 200 is that the light reflected by the reflector 10 located on the side and below the flash lidar device 1000-1 is transmitted through the receiving mirror light transmitting unit ( This is to allow the light to be detected on the upper side of the receiving mirror 200 by transmitting it through 220).
수신 미러 광 투과부(220)는 수신 미러(200)의 대략 중앙의 위치에 마련될 수 있으며, 수신 미러(200)를 관통하는 관통공일 수 있다. 또는, 수신 미러 광 투과부(220)는 글래스에 미러 코팅이 이루어져 있는 반사면(210)과 달리, 글래스에 미러 코팅이 이루어지지 않은 부분일 수 있다.The receiving mirror light transmitting portion 220 may be provided at approximately the center of the receiving mirror 200 and may be a through hole penetrating the receiving mirror 200. Alternatively, the receiving mirror light transmitting portion 220 may be a portion of the glass in which a mirror coating is not applied, unlike the reflective surface 210 in which the glass is coated with a mirror coating.
반사 미러(300)에 의해 상방으로 반사되는 광은 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하여 수신 미러(200)의 상측으로 진행하게 된다.The light reflected upward by the reflective mirror 300 passes through the receiving mirror light transmitting part 220 and proceeds toward the upper side of the receiving mirror 200.
수신 미러(200)의 상측에는 미러 지지대(530)에 의해 지지되고 있는 제1 미러(510) 및 제2 미러(520)가 위치할 수 있다.A first mirror 510 and a second mirror 520 supported by a mirror supporter 530 may be located above the receiving mirror 200.
제1 미러(510)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하며, 반사 미러(300)에 의해 상방으로 반사된 뒤 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 반사하고, 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 투과하는 역할을 한다. 이를 위해 제1 미러(510)는 다이크로익 미러 또는 일체화된 다이크로익 프리즘으로 구성될 수 있다.The first mirror 510 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting part 220, the light in the predetermined wavelength band is It reflects and transmits light outside the predetermined wavelength band. For this purpose, the first mirror 510 may be composed of a dichroic mirror or an integrated dichroic prism.
제2 미러(520)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하며, 반사 미러(300)에 의해 상방으로 반사된 뒤 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 투과하고, 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 반사하는 역할을 한다. 이를 위해 제2 미러(510) 역시 다이크로익 미러 또는 일체화된 다이크로익 프리즘으로 구성될 수 있다.The second mirror 520 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting part 220, the light in the predetermined wavelength band is It transmits and reflects light outside the predetermined wavelength band. To this end, the second mirror 510 may also be composed of a dichroic mirror or an integrated dichroic prism.
도 1 등에 도시된 바와 같이 제1 미러(510)와 제2 미러(520)는 교차하는 형태로 배치될 수 있지만, 이와 달리 제1 미러(510)와 제2 미러(520)는 상하방향으로 서로 다른 곳에 위치함으로써 상호 간에 교차하지 않는 형태로 배치될 수도 있다.As shown in FIG. 1, etc., the first mirror 510 and the second mirror 520 may be arranged in an intersecting form, but unlike this, the first mirror 510 and the second mirror 520 are aligned with each other in the vertical direction. They may be placed in different places so that they do not intersect with each other.
제1 미러(510)에 의해 반사되는 상기 소정 파장 대역의 광은 거리 영상 획득부(410)로 전달되고, 제2 미러(520)에 의해 반사되는 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 형상 영상 획득부(420)로 전달된다.The light in the predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 is transmitted to the distance image acquisition unit 410, and the light outside the predetermined wavelength band reflected by the second mirror 520 is transmitted to the shape image acquisition unit. It is sent to (420).
제1 렌즈부(610)는 제1 미러(510)와 거리 영상 획득부(410) 사이에 배치되며, 제1 미러(510)에 의해 반사되는 소정 파장 대역의 광을 집속하여 거리 영상 획득부(410)로 전달하는 역할을 한다. 또한, 제2 렌즈부(620)는 제2 미러(520)와 형상 영상 획득부(420) 사이에 배치되며, 제2 미러(520)에 의해 반사되는 소정 파장 대역 이외의 광을 집속하여 형상 영상 획득부(420)로 전달하는 역할을 한다.The first lens unit 610 is disposed between the first mirror 510 and the distance image acquisition unit 410, and focuses the light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 to form a distance image acquisition unit ( 410). In addition, the second lens unit 620 is disposed between the second mirror 520 and the shape image acquisition unit 420, and focuses light outside a predetermined wavelength band reflected by the second mirror 520 to produce a shape image. It serves to transmit it to the acquisition unit 420.
거리 영상 획득부(410)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하며, 반사 미러(300)에 의해 상방으로 반사된 뒤 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 검출하여, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상을 획득한다. 거리 영상 획득부(410)는 거리 측정용 2D TOF(time of flight) 센서로 이루어지거나, 단일 광 수신소자(예를 들어, 포토다이오드, 애벌런치 포토다이오드 등)가 2차원으로 배열된 형태로 이루어질 수 있다. 거리 영상 획득부(410)는 상기 측방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상을 통해, 플래시 라이다 장치(1000-1)로부터 상기 측방에 위치하는 반사체(10)까지의 거리를 파악할 수 있다.The distance image acquisition unit 410 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting unit 220, light in the predetermined wavelength band is selected. By detecting, an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1. The distance image acquisition unit 410 may be composed of a 2D TOF (time of flight) sensor for measuring distance, or may be composed of a two-dimensional array of single light receiving elements (e.g., photodiodes, avalanche photodiodes, etc.). You can. The distance image acquisition unit 410 can determine the distance from the flash lidar device 1000-1 to the reflector 10 located on the side through an image based on the distance of the reflector 10 located on the side. there is.
형상 영상 획득부(420)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하며, 반사 미러(300)에 의해 상방으로 반사된 뒤 수신 미러 광 투과부(220)를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 검출하여, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상을 획득한다. 형상 영상 획득부(420)는 영상 센서(예를 들어, CCD, RGB-IR 등)로 이루어질 수 있으며, 상기 측방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상을 통해, 상기 측방에 위치하는 반사체(10)의 형상을 파악할 수 있다.The shape image acquisition unit 420 is located above the receiving mirror 200, and among the light reflected upward by the reflecting mirror 300 and then passing through the receiving mirror light transmitting unit 220, only the light other than the predetermined wavelength band is detected. By detecting light, an image is acquired based on the shape of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-1. The shape image acquisition unit 420 may be composed of an image sensor (e.g., CCD, RGB-IR, etc.), and may be configured to obtain an image based on the shape of the reflector 10 located on the side. The shape of (10) can be identified.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)는 하방 광 방출부(120)를 추가적으로 포함할 수 있다. 하방 광 방출부(120)는 광 방출부 지지대(130)에 의해 지지될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 방출한다.Meanwhile, the flash LiDAR device 1000-1 according to the first embodiment of the present invention may additionally include a downward light emitting unit 120. The downward light emitting unit 120 may be supported by the light emitting unit support 130 and, as shown in FIG. 4, emits light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1.
하방 광 방출부(120)가 방출하는 광의 파장 대역은 측방 광 방출부(110)가 방출하는 광의 파장 대역과 동일할 수 있다. 도 4에서는 하방 광 방출부(120)가 방출하는 소정 파장 대역의 광을 한 가닥의 점선으로 표시하였으나, 실제로 하방 광 방출부(120)는 3차원 공간에서 특정 화각을 갖는 소정 파장 대역의 광을 방출한다.The wavelength band of light emitted by the downward light emitting unit 120 may be the same as the wavelength band of light emitted by the side light emitting unit 110. In FIG. 4, the light in a predetermined wavelength band emitted by the downward light emitting unit 120 is indicated by a single dotted line, but in reality, the downward light emitting unit 120 emits light in a predetermined wavelength band with a specific viewing angle in three-dimensional space. emits
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 하방 광 방출부(120)는 수신 미러(200)로부터 측방으로 일정 거리 이격된 곳에 위치하며, 하방 광 방출부(120)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 수신 미러(200) 및 반사 미러(300)에 입사되지 않은 채 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 직접적으로 진행한다. 이 경우 하방 광 방출부(120)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사할 가능성이 없거나 매우 적기 때문에, 영상 획득부(410, 420)가 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)를 검출하는 효율 저하를 방지할 수 있게 된다.According to the first embodiment of the present invention, the downward light emitting unit 120 is located at a certain distance laterally from the receiving mirror 200, and the light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 is It proceeds directly below the flash LiDAR device 1000-1 without being incident on the receiving mirror 200 and the reflecting mirror 300. In this case, since there is no or very little possibility that light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 is incident on the inner surface of the receiving mirror 200, the image acquisition units 410 and 420 use a flash lidar device ( It is possible to prevent a decrease in efficiency in detecting the reflector 10 located below 1000-1).
하방 광 방출부(120)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 방출하는 하나의 하방 발광 엘리먼트(121)만을 포함할 수 있으며, 상기 하방 발광 엘리먼트(121)는 LED 또는 VCSEL로 이루어질 수 있다. 다만, 하방 광 방출부(120)가 하나의 하방 발광 엘리먼트(121)만을 포함할 경우에는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 대한 감지 영역이 비교적 좁을 수밖에 없다. 따라서, 하방 광 방출부(120)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 방출하는 다수 개의 하방 발광 엘리먼트(121)를 포함하는 것이 바람직하다.The downward light emitting unit 120 may include only one downward light emitting element 121 that emits light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1, and the downward light emitting element 121 is It can be made of LED or VCSEL. However, when the downward light emitting unit 120 includes only one downward light emitting element 121, the detection area downward of the flash lidar device 1000-1 is bound to be relatively narrow. Therefore, the downward light emitting unit 120 preferably includes a plurality of downward light emitting elements 121 that emit light in a predetermined wavelength band downward of the flash lidar device 1000-1.
하방 광 방출부(120)가 하나의 하방 발광 엘리먼트(121)만을 포함할 경우, 그 하나의 하방 발광 엘리먼트(121)는 광 방출부 지지대(130)의 저부(132)에 배치될 수 있다.When the downward light emitting unit 120 includes only one downward light emitting element 121, the one downward light emitting element 121 may be disposed on the bottom 132 of the light emitting unit support 130.
하방 광 방출부(120)가 다수 개의 하방 발광 엘리먼트(121)를 포함할 경우, 그 다수 개의 하방 발광 엘리먼트(121)는 광 방출부 지지대(130)의 저부(132)에 서로 동일한 각도만큼 이격 배치될 수 있다. 이와 같이 다수 개의 하방 발광 엘리먼트(121)가 광 방출부 지지대(130)의 저부(132)에 배치된 결과, 다수 개의 하방 발광 엘리먼트(121)는 수신 미러(200)의 외부 둘레를 따라 배치되게 된다. 도 2에서는 하방 발광 엘리먼트(121)의 개수가 2개(서로 180°만큼 이격 배치되어 있음)인 것으로 도시하였으나, 이의 개수는 얼마든지 변경 실시 가능하다.When the downward light emitting unit 120 includes a plurality of downward light emitting elements 121, the plurality of downward light emitting elements 121 are disposed at the bottom 132 of the light emitting unit support 130 and spaced apart from each other by the same angle. It can be. As a result of the plurality of downward light-emitting elements 121 being disposed on the bottom 132 of the light emitting unit support 130, the plurality of downward light-emitting elements 121 are arranged along the outer circumference of the receiving mirror 200. . In FIG. 2, the number of downward light-emitting elements 121 is shown as two (arranged 180° apart from each other), but the number can be changed at any time.
하방 광 방출부(120)는 수신 미러(200)의 탑부(201)보다 하측 또는 상측에 위치할 수도 있고, 필요에 따라 수신 미러(200)의 탑부(201)와 동일 면상에 위치할 수도 있다.The downward light emitting unit 120 may be located below or above the top portion 201 of the receiving mirror 200, and may be located on the same plane as the top portion 201 of the receiving mirror 200, if necessary.
하방 광 방출부(120)에서 방출하는 소정 파장 대역의 광은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방으로 직접적으로 진행하며, 도 4에 도시된 지면과 같이 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 반사체(10)가 존재할 경우, 그 반사체(10)는 상기 소정 파장 대역의 광을 상방으로 반사한다.Light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 travels directly downward to the flash LiDAR device 1000-1, and flash LiDAR device 1000-1 as shown in FIG. 4. If a reflector 10 exists below , the reflector 10 reflects light in the predetermined wavelength band upward.
반사 미러(300)에는 반사 미러 광 투과부(320)가 마련될 수 있다. 반사 미러(300)에 반사 미러 광 투과부(320)가 마련되어 있는 이유는, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사되는 광이 반사 미러 광 투과부(320)를 투과하도록 함으로써, 상기 광이 수신 미러(200)의 상측에서 검출될 수 있도록 하기 위함이다.The reflective mirror 300 may be provided with a reflective mirror light transmitting portion 320. The reason why the reflective mirror light transmitting portion 320 is provided in the reflective mirror 300 is that the light reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1 is transmitted through the reflective mirror light transmitting portion ( This is to allow the light to be detected on the upper side of the receiving mirror 200 by transmitting it through 320).
반사 미러 광 투과부(320)는 반사 미러(300)의 대략 중앙의 위치에 마련될 수 있으며, 반사 미러(300)를 관통하는 관통공일 수 있다. 또는, 반사 미러 광 투과부(320)는 글래스에 미러 코팅이 이루어져 있는 반사면(310)과 달리, 글래스에 미러 코팅이 이루어지지 않은 부분일 수 있다.The reflective mirror light transmitting portion 320 may be provided at approximately the center of the reflective mirror 300 and may be a through hole penetrating the reflective mirror 300. Alternatively, the reflective mirror light transmitting portion 320 may be a portion of the glass in which a mirror coating is not applied, unlike the reflective surface 310 in which the glass is coated with a mirror coating.
플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사되는 광은 반사 미러 광 투과부(320) 및 수신 미러 광 투과부(220)를 순차적으로 투과하여 수신 미러(200)의 상측으로 진행하게 된다.The light reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1 sequentially passes through the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220 and receives the receiving mirror 200. ) proceeds to the upper side.
이때 제1 미러(510)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사된 뒤, 반사 미러 광 투과부(320) 및 수신 미러 광 투과부(220)를 순차적으로 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 반사하고, 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 투과하는 역할을 한다.At this time, the first mirror 510 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then passes through the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220. Among the lights that sequentially transmit, light in the predetermined wavelength band is reflected, and light outside the predetermined wavelength band is transmitted.
또한, 제2 미러(520)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사된 뒤, 반사 미러 광 투과부(320) 및 수신 미러 광 투과부(220)를 순차적으로 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 투과하고, 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 반사하는 역할을 한다.In addition, the second mirror 520 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is sent to the reflection mirror light transmitting portion 320 and the receiving mirror light transmitting portion 220. Among the lights that sequentially transmit, light in the predetermined wavelength band transmits, and light outside the predetermined wavelength band serves to reflect.
제1 미러(510)에 의해 반사되는 소정 파장 대역의 광은 제1 렌즈부(610)에 의해 집속된 뒤 거리 영상 획득부(410)로 전달될 수 있고, 제2 미러(520)에 의해 반사되는 소정 파장 대역 이외의 광은 제2 렌즈부(620)에 의해 집속된 뒤 형상 영상 획득부(420)로 전달될 수 있다.Light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror 510 may be focused by the first lens unit 610 and then transmitted to the distance image acquisition unit 410, and reflected by the second mirror 520. Light outside the predetermined wavelength band may be focused by the second lens unit 620 and then transmitted to the shape image acquisition unit 420.
거리 영상 획득부(410)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사된 뒤, 반사 미러 광 투과부(320) 및 수신 미러 광 투과부(220)를 순차적으로 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 추가적으로 검출하여 상기 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상을 획득한다. 이때 거리 영상 획득부(410)는 상기 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상을 통해, 플래시 라이다 장치(1000-1)로부터 상기 하방에 위치하는 반사체(10)까지의 거리를 파악할 수 있다.The distance image acquisition unit 410 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is transmitted to the reflection mirror light transmitting unit 320 and the receiving mirror light transmitting unit 220. Among the lights that sequentially transmit, light in the predetermined wavelength band is additionally detected to obtain an image based on the distance of the reflector 10 located below. At this time, the distance image acquisition unit 410 determines the distance from the flash lidar device 1000-1 to the reflector 10 located below through an image based on the distance of the reflector 10 located below. You can.
형상 영상 획득부(420)는 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)에 의해 상방으로 반사된 뒤, 반사 미러 광 투과부(320) 및 수신 미러 광 투과부(220)를 순차적으로 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 추가적으로 검출하여 상기 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상을 획득한다. 이때 형상 영상 획득부(420)는 상기 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상을 통해, 상기 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상을 파악할 수 있다.The shape image acquisition unit 420 is reflected upward by the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1, and then is transmitted through the reflection mirror light transmission unit 320 and the receiving mirror light transmission unit 220. Among the lights that sequentially transmit, light outside the predetermined wavelength band is additionally detected to obtain an image based on the shape of the reflector 10 located below. At this time, the shape image acquisition unit 420 may determine the shape of the reflector 10 located below through an image based on the shape of the reflector 10 located below.
도 5a는 도 1에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)의 거리 영상 획득부(410)가 획득하는 거리 기반 영상을 도시한 도면이다.FIG. 5A is a diagram illustrating a distance-based image acquired by the distance image acquisition unit 410 of the flash LiDAR device 1000-1 according to FIG. 1.
구체적으로, 도 5a의 "A" 영역은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상이 획득되는 영역이고 ,"B" 영역은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상이 획득되는 영역이며, "C" 영역은 광 방출부(110, 120)의 화각을 벗어난 관계로 어떠한 영상도 획득되지 않는 영역이다. 도 5a에 의하면, 하나의 거리 영상 획득부(410)만으로도 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방 및 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리를 동시에 검출할 수 있음을 알 수 있다.Specifically, the “A” area in FIG. 5A is an area where an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located below the flash LiDAR device 1000-1, and the “B” area is the flash LiDAR device ( This is an area where an image is acquired based on the distance of the reflector 10 located on the side of 1000-1, and the “C” area is an area where no image is acquired because it is outside the angle of view of the light emitting units 110 and 120. am. According to FIG. 5A, it can be seen that only one distance image acquisition unit 410 can simultaneously detect the distance of the reflector 10 located on the side and below the flash LiDAR device 1000-1.
도 5b는 도 1에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)의 형상 영상 획득부(420)가 획득하는 형상 기반 영상을 도시한 도면이다.FIG. 5B is a diagram illustrating a shape-based image acquired by the shape image acquisition unit 420 of the flash lidar device 1000-1 according to FIG. 1.
구체적으로, 도 5b의 "A" 영역은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상이 획득되는 영역이고 ,"B" 영역은 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상이 획득되는 영역이며, "C" 영역은 광 방출부(110, 120)의 화각을 벗어난 관계로 어떠한 영상도 획득되지 않는 영역이다. 도 5b에 의하면, 하나의 형상 영상 획득부(420)만으로도 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방 및 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상을 동시에 검출할 수 있음을 알 수 있다.Specifically, the "A" area in Figure 5b is an area where an image based on the shape of the reflector 10 located below the flash LiDAR device 1000-1 is acquired, and the "B" area is the flash LiDAR device ( This is an area where an image is acquired based on the shape of the reflector 10 located on the side of 1000-1, and the “C” area is an area where no image is acquired because it is outside the angle of view of the light emitting units 110 and 120. am. According to FIG. 5B, it can be seen that the shape of the reflector 10 located on the side and below the flash lidar device 1000-1 can be simultaneously detected with only one shape image acquisition unit 420.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)에 의하면, 반사체(10)의 거리에 기반한 영상과 반사체(10)의 형상에 기반한 영상을 동시에 검출할 수 있기 때문에, 그 동시 검출된 영상들을 기초로 실사 이미지 기반의 3D 모델링에 활용이 가능하다.In this way, according to the flash lidar device 1000-1 according to the first embodiment of the present invention, an image based on the distance of the reflector 10 and an image based on the shape of the reflector 10 can be detected simultaneously, Based on the simultaneously detected images, it can be used for 3D modeling based on real images.
나아가, 도 5a의 "A" 영역 및 도 5b의 "A" 영역은 종래의 라이다 장치에서 광이 송신되는 영역에 대응되는 영역이기 때문에, 영상 획득부(410, 420)로서는 어떠한 영상도 획득할 수 없는 음영 영역(shaded area)에 해당한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)는 수신 미러 광 투과부(220)가 마련된 수신 미러(200) 및 반사 미러 광 투과부(320)가 마련된 반사 미러(300) 등의 구성요소를 구비함에 따라, 도 5a의 "A" 영역을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리에 기반한 영상 획득 영역으로 활용하고, 도 5b의 "A" 영역을 플래시 라이다 장치(1000-1)의 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상에 기반한 영상 획득 영역으로 활용한다.Furthermore, because the “A” area in FIG. 5A and the “A” area in FIG. 5B are areas corresponding to the area where light is transmitted in the conventional LIDAR device, the image acquisition units 410 and 420 cannot acquire any image. It corresponds to a shaded area that cannot be used. On the other hand, the flash LiDAR device 1000-1 according to the present invention includes components such as a receiving mirror 200 provided with a receiving mirror light transmitting portion 220 and a reflecting mirror 300 provided with a reflecting mirror light transmitting portion 320. As provided, the “A” area in FIG. 5A is utilized as an image acquisition area based on the distance of the reflector 10 located below the flash LIDAR device 1000-1, and the “A” area in FIG. 5B is used as an image acquisition area. It is used as an image acquisition area based on the shape of the reflector 10 located below the flash lidar device 1000-1.
이러한 본 발명에 의하면, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방 및 하방에 위치하는 반사체(10)의 거리를 동시에 검출하기 위하여 하나의 거리 영상 획득부(410)만을 구비하면 충분하고, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 측방 및 하방에 위치하는 반사체(10)의 형상을 동시에 검출하기 위하여 하나의 형상 영상 획득부(420)만을 구비하면 충분하다. 따라서, 본 발명에 의하면, 플래시 라이다 장치(1000-1)의 소형화가 가능해지고, 장치의 제작 비용 또한 절감할 수 있게 된다.According to the present invention, it is sufficient to have only one distance image acquisition unit 410 to simultaneously detect the distance of the reflector 10 located on the side and below the flash LiDAR device 1000-1, and the flash LIDAR device 1000-1 In order to simultaneously detect the shape of the reflector 10 located on the side and below the device 1000-1, it is sufficient to have only one shape image acquisition unit 420. Therefore, according to the present invention, miniaturization of the flash LiDAR device 1000-1 is possible, and the manufacturing cost of the device can also be reduced.
한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000: 1000-2)의 개략도이다. 도 7은 도 6의 측방 광 방출부(110)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치(1000-2)로 들어오는 모습을 도시한 도면이다. 도 8은 도 6의 하방 광 방출부(120)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치(1000-2)로 들어오는 모습을 도시한 도면이다. 도 9는 도 6의 하방 화각 변경 렌즈(700)가 반사 미러 광 투과부(320)의 하측에 배치된 모습을 도시한 도면이다.Meanwhile, Figure 6 is a schematic diagram of a flash lidar device (1000: 1000-2) according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7 shows the side light emitting unit 110 of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2. This is a drawing showing what it looks like coming in. FIG. 8 shows the downward light emitting unit 120 of FIG. 6 emitting light in a predetermined wavelength band below the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2. This is a drawing showing what it looks like coming in. FIG. 9 is a diagram illustrating the downward angle of view changing lens 700 of FIG. 6 disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-2)는 제1 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-1)와 비교해서, 측방 광 방출부(110)의 세부 구성요소 및 하방 광 방출부(120)의 세부 구성요소에 차이가 있고, 하방 화각 변경 렌즈(700)가 추가되어 있다는 점에서만 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 그 차이가 있는 부분을 위주로 설명하기로 한다.Compared to the flash LiDAR device 1000-1 according to the first embodiment of the present invention, the flash LiDAR device 1000-2 according to the second embodiment of the present invention includes detailed components of the side light emitting unit 110 and There is a difference in the detailed components of the downward light emitting unit 120, and the only difference is that a downward angle of view changing lens 700 is added. Therefore, the following will mainly explain the differences.
본 발명의 제2 실시예에 따른 측방 광 방출부(110)는 발광 엘리먼트(112) 및 경로 변환 미러(113)를 포함할 수 있다.The side light emitting unit 110 according to the second embodiment of the present invention may include a light emitting element 112 and a path changing mirror 113.
발광 엘리먼트(112)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출한다. 경로 변환 미러(113)는 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광을 반사하여, 상기 소정 파장 대역의 광 경로를 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 변환한다.The light emitting element 112 emits light in a predetermined wavelength band below the flash lidar device 1000-2. The path conversion mirror 113 reflects light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 and converts the optical path in the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device 1000-2.
발광 엘리먼트(112) 및 경로 변환 미러(113)는 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광 경로와, 플래시 라이다 장치(1000-2)로 들어오는 광 경로 간에 간섭이 일어날 염려가 없거나 매우 적은 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 발광 엘리먼트(112) 및 경로 변환 미러(113)는 수신 미러(200)와 영상 획득부(410, 420)의 사이에 위치하거나, 영상 획득부(410, 420)의 상측에 위치하는 것이 바람직하다.The light emitting element 112 and the path conversion mirror 113 cause interference between the optical path of a predetermined wavelength band emitted downward from the flash lidar device 1000-2 and the optical path entering the flash lidar device 1000-2. It is desirable to be located in a place where there is no or very little risk of this happening. Accordingly, the light emitting element 112 and the path change mirror 113 are located between the receiving mirror 200 and the image acquisition units 410 and 420, or are located above the image acquisition units 410 and 420. desirable.
발광 엘리먼트(112)는 LED 또는 VCSEL로 이루어질 수 있다.The light emitting element 112 may be made of LED or VCSEL.
경로 변환 미러(113)는 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광 경로를 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 변환하기 위해 콘 형상으로 설계될 수 있다. 이때 콘 형상의 경로 변환 미러(113)는 이의 수직 중심축을 기준으로 좌우가 대칭이며, 상측에서 하측으로 갈수록 외경이 점점 커지는 형상일 수 있다. 다만, 경로 변환 미러(113)는 콘 형상 이외에도 발광 엘리먼트(112)가 방출하는 소정 파장 대역의 광의 화각에 따라 다양한 형상으로 설계될 수 있다. The path conversion mirror 113 may be designed in a cone shape to convert the optical path of a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 to the side of the flash lidar device 1000-2. At this time, the cone-shaped path conversion mirror 113 may be symmetrical on the left and right sides with respect to its vertical central axis, and may have an outer diameter that gradually increases from the top to the bottom. However, in addition to the cone shape, the path change mirror 113 may be designed into various shapes depending on the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted by the light emitting element 112.
경로 변환 미러(113)에는 오목한 반사면(113-1)이 마련될 수 있으며, 이때 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 경로 변환 미러(113)의 오목한 반사면(113-1)에 입사하게 된다. 경로 변환 미러(113)에 오목한 반사면(113-1)이 마련될 경우, 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광 경로는 측방으로 변환됨과 동시에, 상기 소정 파장 대역의 광의 화각이 확장된다. 그 결과, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방에 위치하는 반사체(10)의 검출 범위를 넓힐 수 있게 된다.The path change mirror 113 may be provided with a concave reflective surface 113-1, and at this time, light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is reflected in the concave reflective surface 113-1 of the path change mirror 113. ) will join the company. When the path conversion mirror 113 is provided with a concave reflective surface 113-1, the light path in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is converted laterally, and the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is expanded. do. As a result, it is possible to expand the detection range of the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-2.
본 발명의 제2 실시예와 같이 경로 변환 미러(113)를 통해 소정 파장 대역의 광 경로를 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 변환하게 되면, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방에 위치하는 반사체(10)를 검출하기 위해 요구되는 발광 엘리먼트(112)의 개수를 대폭 줄일 수 있다. 예를 들어, 경로 변환 미러(113)가 콘 형상으로 설계되면, 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 경로 변환 미러(113)에 의해 수평 영역 전 범위(즉, 360°범위)로 경로 변환되어 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 전달되게 된다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 제1 실시예에서와 같이 수신 미러(200)의 외부 둘레를 따라 배치되는 다수 개의 측방 발광 엘리먼트(111)를 구비하지 않아도 된다.As in the second embodiment of the present invention, when the optical path of a predetermined wavelength band is converted to the side of the flash LiDAR device 1000-2 through the path conversion mirror 113, the flash LiDAR device 1000-2 The number of light emitting elements 112 required to detect the reflector 10 located on the side can be significantly reduced. For example, if the path conversion mirror 113 is designed in a cone shape, light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is transmitted over the entire horizontal region (i.e., 360° range) by the path conversion mirror 113. The path is converted to and transmitted to the side of the flash lidar device (1000-2). Therefore, according to the second embodiment of the present invention, there is no need to provide a plurality of side light emitting elements 111 disposed along the outer circumference of the receiving mirror 200 as in the first embodiment.
게다가, 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광은 특정 화각을 가진 채 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 전달되기 때문에, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 전달되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 조절하기 위한 별도의 구성요소를 채택하지 않아도 된다. 이러한 본 발명에 의하면, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 소형화가 가능해지고, 장치의 제작 비용 또한 절감할 수 있게 된다.In addition, since the light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path conversion mirror 113 is transmitted to the side of the flash LiDAR device 1000-2 with a specific viewing angle, the light of the flash LiDAR device 1000-2 There is no need to adopt a separate component to adjust the angle of view of light in a predetermined wavelength band transmitted laterally. According to the present invention, the flash LiDAR device 1000-2 can be miniaturized, and the manufacturing cost of the device can also be reduced.
도 10은 도 6에 따른 플래시 라이다 장치(1000-2)에 측방 화각 변경 렌즈(114) 및 측방 콜리메이팅 렌즈(115)가 추가된 모습을 도시한 도면이다. 그리고 도 11은 도 10의 측방 광 방출부(110)가 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 방출하는 모습, 및 외부 광이 플래시 라이다 장치(1000-2)로 들어오는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram showing a lateral view angle changing lens 114 and a lateral collimating lens 115 added to the flash lidar device 1000-2 according to FIG. 6. And FIG. 11 shows the side light emitting unit 110 of FIG. 10 emitting light in a predetermined wavelength band to the side of the flash LiDAR device 1000-2, and external light is transmitted to the flash LiDAR device 1000-2. This is a drawing showing what it looks like coming into.
본 발명의 제2 실시예에 따른 측방 광 방출부(110)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 측방 화각 변경 렌즈(114)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 측방 화각 변경 렌즈(114)는 볼록렌즈, 오목렌즈, 또는 볼록렌즈와 오목렌즈의 조합으로 이루어질 수 있다.The lateral light emitting unit 110 according to the second embodiment of the present invention may further include a lateral angle of view changing lens 114 as shown in FIGS. 10 and 11 . Here, the lateral angle of view change lens 114 may be made of a convex lens, a concave lens, or a combination of a convex lens and a concave lens.
도 11에 도시된 바와 같이, 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광은 측방 화각 변경 렌즈(114)에 입사될 수 있다. 이때 경로 변환 미러(113)에는 평탄한 반사면(113-2)이 마련될 수 있다. 경로 변환 미러(113)에 평탄한 반사면(113-2)이 마련될 경우, 발광 엘리먼트(112)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광 경로는 측방으로 변환되지만, 상기 소정 파장 대역의 광의 화각은 변경되지 않거나 변경 폭이 비교적 적다. 이와 달리, 도 11의 예에서도 경로 변환 미러(113)에는 상술한 바와 같은 오목한 반사면(113-1)이 마련될 수 있으며, 이 경우에는 상기 소정 파장 대역의 광의 화각이 비교적 큰 폭으로 확장되게 된다.As shown in FIG. 11, light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path conversion mirror 113 may be incident on the lateral angle of view change lens 114. At this time, the path change mirror 113 may be provided with a flat reflection surface 113-2. When the path conversion mirror 113 is provided with a flat reflective surface 113-2, the light path in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element 112 is converted laterally, but the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is not changed. or the extent of change is relatively small. In contrast, in the example of FIG. 11, the path change mirror 113 may be provided with a concave reflective surface 113-1 as described above, and in this case, the angle of view of light in the predetermined wavelength band is expanded to a relatively large extent. do.
측방 화각 변경 렌즈(114)는 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경(즉, 확장 또는 축소)시킨다. 예를 들어, 측방 화각 변경 렌즈(114)가 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광의 화각을 확장시킬 경우, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방에 대한 감지 영역을 더욱 넓힐 수 있게 된다. 이에 반해, 측방 화각 변경 렌즈(114)가 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광의 화각을 축소시킬 경우, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방에 위치하는 반사체(10)를 더욱 정밀하게 검출할 수 있게 된다.The lateral angle of view change lens 114 changes (i.e. expands or reduces) the angle of view of light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path change mirror 113. For example, when the lateral angle of view change lens 114 expands the angle of view of light in a predetermined wavelength band whose path has been converted by the path conversion mirror 113, the detection area on the side of the flash lidar device 1000-2 It can be expanded further. On the other hand, when the lateral view angle change lens 114 reduces the view angle of light in a predetermined wavelength band whose path has been changed by the path change mirror 113, the reflector 10 located on the side of the flash lidar device 1000-2 ) can be detected more precisely.
경로 변환 미러(113)에 의해 수평 영역 전 범위로 경로 변환되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키기 위하여, 측방 화각 변경 렌즈(114) 다수 개가 경로 변환 미러(113)를 기준으로 수평 방향(즉, 도 11에 나타낸 상하 방향과 수직하는 방향)으로 빙 둘러서 배치될 수 있다. 이때 다수 개의 측방 화각 변경 렌즈(114)는 서로 동일한 각도만큼 이격 배치될 수 있다.In order to change the angle of view of light in a predetermined wavelength band that is path-converted to the entire horizontal region by the path conversion mirror 113, a plurality of lateral angle-of-view change lenses 114 are installed in the horizontal direction (i.e., based on the path conversion mirror 113). It can be arranged around in a direction perpendicular to the vertical direction shown in FIG. 11. At this time, the plurality of lateral view angle change lenses 114 may be spaced apart from each other by the same angle.
또는, 경로 변환 미러(113)에 의해 수평 영역 전 범위로 경로 변환되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키기 위하여, 측방 화각 변경 렌즈(114)는 도넛 형상으로 설계된 것일 수 있다. 이때 도넛 형상의 측방 화각 변경 렌즈(114)의 중심에 경로 변환 미러(113)가 위치하는 것이 바람직하다. 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환되는 소정 파장 대역의 광이 도넛 형상의 측방 화각 변경 렌즈(114)에 입사하게 되면, 상기 소정 파장 대역의 광의 화각은 수평 영역 전 범위로 변경되게 된다.Alternatively, in order to change the angle of view of light in a predetermined wavelength band that is path-converted to the entire horizontal region by the path change mirror 113, the lateral view angle change lens 114 may be designed in a donut shape. At this time, it is preferable that the path conversion mirror 113 is located at the center of the donut-shaped lateral angle of view change lens 114. When light in a predetermined wavelength band whose path is changed by the path conversion mirror 113 is incident on the donut-shaped lateral angle of view changing lens 114, the angle of view of the light in the predetermined wavelength band is changed to the entire horizontal range.
한편, 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사할 경우에는, 수신 미러(200)의 내부면에서 반사되는 소정 파장 대역의 광이 영상 획득부(410, 420)로 전달되어, 영상 획득부(410, 420)가 반사체(10)를 검출하는 효율을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 발광 엘리먼트(112)의 하측에 측방 콜레메이팅 렌즈(115)를 배치하는 것이 바람직하다. 측방 콜레메이팅 렌즈(115)는 발광 엘리먼트(112)로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 역할을 하며, 이에 따라 측방 화각 변경 렌즈(114)에는 측방 콜레메이팅 렌즈(115)에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사하게 된다.Meanwhile, when light in a predetermined wavelength band whose path has been changed by the path conversion mirror 113 is incident on the inner surface of the receiving mirror 200, light in the predetermined wavelength band reflected from the inner surface of the receiving mirror 200 When transmitted to the image acquisition units 410 and 420, the efficiency with which the image acquisition units 410 and 420 detect the reflector 10 may be reduced. Accordingly, it is desirable to arrange the lateral collemating lens 115 below the light emitting element 112. The lateral collemating lens 115 serves to convert light in a predetermined wavelength band emitted downward from the light emitting element 112 into parallel light, and accordingly, the lateral angle of view change lens 114 includes a lateral collemating lens 115. Light of a certain wavelength band converted into parallel light is incident.
이러한 측방 콜레메이팅 렌즈(115)에 의하면, 발광 엘리먼트(112)가 하방으로 방출하는 소정 파장 대역의 광이 경로 변환 미러(113)에 의해 경로 변환된 후 플래시 라이다 장치(1000-2)의 측방으로 전달되는 과정에서, 상기 경로 변환된 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사하는 현상을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 영상 획득부(410, 420)가 반사체(10)를 검출하는 효율 저하를 미연에 방지할 수 있게 된다.According to this lateral collemating lens 115, light in a predetermined wavelength band emitted downward by the light emitting element 112 is path converted by the path conversion mirror 113 and then is transmitted to the side of the flash lidar device 1000-2. In the process of being transmitted, it is possible to reliably prevent the path-converted light in the predetermined wavelength band from incident on the inner surface of the receiving mirror 200. As a result, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of the image acquisition units 410 and 420 in detecting the reflector 10.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-2) 역시 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출하는 하방 광 방출부(120)를 추가적으로 포함할 수 있다(도 8 및 도 9 참조). 여기서, 하방 광 방출부(120)는 수신 미러(200)의 상측에 위치하며, 하방 광 방출부(120)로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 직접적으로 진행하여 수신 미러 광 투과부(220) 및 반사 미러 광 투과부(320)를 투과한다.The flash LiDAR device 1000-2 according to the second embodiment of the present invention may also additionally include a downward light emitting unit 120 that emits light in a predetermined wavelength band downward from the Flash LiDAR device 1000-2. (see Figures 8 and 9). Here, the downward light emitting unit 120 is located above the receiving mirror 200, and light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit 120 is directly directed downward to the flash lidar device 1000-2. Proceeds to and passes through the receiving mirror light transmitting unit 220 and the reflecting mirror light transmitting unit 320.
이와 같이 수신 미러(200)의 상측에 하방 광 방출부(120)가 위치하는 제2 실시예에 의하면, 수신 미러(200)로부터 측방으로 일정 거리 이격된 곳에 하방 광 방출부(120)가 위치하는 제1 실시예와 비교해서, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 너비를 감소시킬 수 있다.According to the second embodiment in which the downward light emitting unit 120 is located above the receiving mirror 200, the downward light emitting unit 120 is located at a certain distance laterally from the receiving mirror 200. Compared to the first embodiment, the width of the flash LiDAR device 1000-2 can be reduced.
하방 광 방출부(120)는 3차원 공간에서 특정 화각을 갖는 소정 파장 대역의 광을 방출하기는 하나, 그 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사하거나, 반사 미러(300)의 반사면(310)에 입사할 경우에는 영상 획득부(410, 420)의 반사체(10) 검출 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 하방 광 방출부(120)가 하방으로 방출하는 소정 파장 대역의 광의 화각은 비교적 좁게 설계될 필요가 있다.Although the downward light emitting unit 120 emits light in a predetermined wavelength band with a specific viewing angle in three-dimensional space, the light in the predetermined wavelength band is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or reflected mirror 300. ), the detection efficiency of the reflector 10 of the image acquisition units 410 and 420 may be reduced. Therefore, the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward by the downward light emitting unit 120 needs to be designed to be relatively narrow.
제2 실시예에 따른 플래시 라이다 장치(1000-2)는 하방 화각 변경 렌즈(700)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 하방 화각 변경 렌즈(700)는 볼록렌즈, 오목렌즈, 또는 볼록렌즈와 오목렌즈의 조합으로 이루어질 수 있다.The flash lidar device 1000-2 according to the second embodiment may further include a downward angle of view change lens 700. Here, the downward angle of view change lens 700 may be made of a convex lens, a concave lens, or a combination of a convex lens and a concave lens.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하방 광 방출부(120)로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광은 하방 화각 변경 렌즈(700)에 입사될 수 있으며, 이때 하방 화각 변경 렌즈(700)는 상기 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경(즉, 확장 또는 축소)시킬 수 있다. 하방 화각 변경 렌즈(700)가 하방 광 방출부(120)로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 확장시킬 경우, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방에 대한 감지 영역을 더욱 넓힐 수 있게 된다. 이에 반해, 하방 화각 변경 렌즈(700)가 하방 광 방출부(120)로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 축소시킬 경우, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방에 위치하는 반사체(10)를 더욱 정밀하게 검출할 수 있게 된다.As shown in FIGS. 8 and 9, light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit 120 may be incident on the downward angle of view changing lens 700. In this case, the downward angle of view changing lens 700 Can change (i.e. expand or reduce) the angle of view of light in the predetermined wavelength band. When the downward angle of view change lens 700 expands the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit 120, the downward detection area of the flash lidar device 1000-2 can be further expanded. There will be. On the other hand, when the downward angle of view change lens 700 reduces the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit 120, a reflector located below the flash lidar device 1000-2 ( 10) can be detected more precisely.
상술한 바와 같이, 하방 광 방출부(120)가 방출하는 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사하거나, 반사 미러(300)의 반사면(310)에 입사할 경우에는, 영상 획득부(410, 420)의 반사체(10) 검출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 하방 화각 변경 렌즈(700)는 도 8에 도시된 바와 같이 반사 미러 광 투과부(320) 내에 배치되거나, 도 9에 도시된 바와 같이 반사 미러 광 투과부(320)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 하방 화각 변경 렌즈(700)는 반사 미러 광 투과부(320)의 하측에 배치되는 것보다, 반사 미러 광 투과부(320) 내에 배치되는 것이 더 바람직하다. 이는 하방 화각 변경 렌즈(700)가 반사 미러 광 투과부(320) 내에 배치되는 것이, 반사 미러 광 투과부(320)의 하측에 배치되는 경우에 비해, 플래시 라이다 장치(1000-2)의 높이를 감소시키는 데 더 유리하기 때문이다.As described above, when light in a predetermined wavelength band emitted by the downward light emitting unit 120 is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or on the reflecting surface 310 of the reflecting mirror 300, The detection efficiency of the reflector 10 of the image acquisition units 410 and 420 may decrease. Therefore, the downward angle of view change lens 700 is preferably disposed within the reflective mirror light transmitting portion 320 as shown in FIG. 8 or disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320 as shown in FIG. 9 . Here, it is more preferable that the downward angle of view changing lens 700 is disposed within the reflective mirror light transmitting portion 320 rather than disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320. This means that when the downward angle of view change lens 700 is disposed within the reflective mirror light transmitting portion 320, the height of the flash lidar device 1000-2 is reduced compared to the case where the downward viewing angle changing lens 700 is disposed below the reflective mirror light transmitting portion 320. Because it is more advantageous to order.
하방 광 방출부(120)는 하방 발광 엘리먼트(121) 및 하방 콜레메이팅 렌즈(125)를 포함할 수 있다.The downward light emitting unit 120 may include a downward light emitting element 121 and a downward collemating lens 125.
하방 발광 엘리먼트(121)는 소정 파장 대역의 광을 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출하며, LED 또는 VCSEL로 이루어질 수 있다.The downward light-emitting element 121 emits light in a predetermined wavelength band downward from the flash lidar device 1000-2, and may be made of LED or VCSEL.
하방 발광 엘리먼트(121)가 플래시 라이다 장치(1000-2)의 하방으로 방출하는 소정 파장 대역의 광의 화각이 비교적 좁게 설계된다 하더라도, 하방 발광 엘리먼트(121)가 갖는 화각의 한계, 하방 발광 엘리먼트(121)의 배치, 수신 미러 광 투과부(220)의 크기 또는 반사 미러 광 투과부(320)의 크기에 따라, 상기 소정 파장 대역의 광은 수신 미러(200)의 내부면에 입사하거나, 반사 미러(300)의 반사면(310)에 입사할 수 있다.Even if the downward light-emitting element 121 is designed to have a relatively narrow angle of view for light in a predetermined wavelength band emitted downward from the flash lidar device 1000-2, the limit of the angle of view of the downward light-emitting element 121, the downward light-emitting element ( Depending on the arrangement of 121, the size of the receiving mirror light transmitting portion 220, or the size of the reflecting mirror light transmitting portion 320, light in the predetermined wavelength band is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or reflected mirror 300. ) may be incident on the reflecting surface 310.
이에 따라, 하방 발광 엘리먼트(121)의 하측에 하방 콜레메이팅 렌즈(125)를 배치하는 것이 바람직하다. 하방 콜레메이팅 렌즈(125)는 하방 발광 엘리먼트(121)로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 역할을 하며, 이때 하방 화각 변경 렌즈(700)에는 하방 콜레메이팅 렌즈(125)에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사하게 된다. 이와 같은 하방 콜레메이팅 렌즈(125)에 의하면, 하방 광 방출부(120)가 방출하는 소정 파장 대역의 광이 수신 미러(200)의 내부면에 입사하거나, 반사 미러(300)의 반사면(310)에 입사하는 현상을 더욱 확실히 방지할 수 있으며, 이에 따라 영상 획득부(410, 420)가 반사체(10)를 검출하는 효율 저하를 미연에 방지할 수 있게 된다.Accordingly, it is desirable to arrange the downward collemating lens 125 below the downward light emitting element 121. The downward collemating lens 125 serves to convert light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting element 121 into parallel light. At this time, the downward angle of view change lens 700 includes a downward collemating lens 125. Light of a certain wavelength band converted into parallel light is incident. According to this downward collemating lens 125, light in a predetermined wavelength band emitted by the downward light emitting unit 120 is incident on the inner surface of the receiving mirror 200 or is transmitted to the reflecting surface 310 of the reflecting mirror 300. ) can be more reliably prevented, and thus a decrease in the efficiency of the image acquisition units 410 and 420 in detecting the reflector 10 can be prevented in advance.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예만으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주 안에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described using limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. This is possible. Therefore, the technical idea of the present invention should be understood only by the claims, and all equivalent or equivalent modifications thereof shall fall within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같은 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 내용을 기술하였다.The relevant content has been described in the best form for carrying out the above-described invention.
본 발명은 광 방출부에서 방출되는 광을 이용하여 외부 반사체를 검출하는 플래시 라이다 장치에 이용될 수 있다.The present invention can be used in a flash lidar device that detects an external reflector using light emitted from a light emitting unit.

Claims (16)

  1. 플래시 라이다 장치로서,As a flash lidar device,
    소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 측방 광 방출부;a side light emitting unit that emits light in a predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device;
    상기 플래시 라이다 장치의 측방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광을 하방으로 반사하는 수신 미러;a receiving mirror that reflects light reflected by a reflector located on a side of the flash lidar device downward;
    상기 수신 미러의 하측에 위치하며, 상기 수신 미러에 의해 하방으로 반사된 광을 상방으로 반사하는 반사 미러; 및a reflective mirror located below the receiving mirror and reflecting light reflected downward by the receiving mirror upward; and
    상기 수신 미러의 상측에 위치하는 거리 영상 획득부를 포함하며,It includes a distance image acquisition unit located above the receiving mirror,
    상기 수신 미러에는 수신 미러 광 투과부가 마련되어 있고,The receiving mirror is provided with a receiving mirror light transmitting portion,
    상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사되는 광은 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하며,The light reflected upward by the reflective mirror passes through the receiving mirror light transmitting part,
    상기 거리 영상 획득부는, 상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 검출하여, 상기 측방에 위치하는 반사체의 거리에 기반한 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.The distance image acquisition unit is located above the receiving mirror, detects light in the predetermined wavelength band among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting unit, and is located on the side. A flash LiDAR device characterized in that it acquires an image based on the distance of the reflector.
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 반사하고 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 투과하는 제1 미러를 더 포함하며,A device that is located above the receiving mirror and reflects upwardly by the reflecting mirror and then transmits the receiving mirror light transmitting part, reflects light in the predetermined wavelength band and transmits light outside the predetermined wavelength band. 1 more mirror,
    상기 제1 미러에 의해 반사되는 소정 파장 대역의 광은 상기 거리 영상 획득부로 전달되는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, characterized in that light in a predetermined wavelength band reflected by the first mirror is transmitted to the distance image acquisition unit.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 검출하여, 상기 측방에 위치하는 반사체의 형상에 기반한 영상을 획득하는 형상 영상 획득부를 더 포함하는 플래시 라이다 장치.Among the light located above the receiving mirror, reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light outside the predetermined wavelength band is detected, and the shape of the reflector located on the side is detected. A flash LIDAR device further comprising a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape.
  4. 제3항에 있어서,According to paragraph 3,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 수신 미러의 상측에 위치하며, 상기 반사 미러에 의해 상방으로 반사된 뒤 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광은 투과하고 상기 소정 파장 대역 이외의 광은 반사하는 제2 미러를 더 포함하며,Located above the receiving mirror, among the light reflected upward by the reflecting mirror and then passing through the receiving mirror light transmitting part, light in the predetermined wavelength band is transmitted and light outside the predetermined wavelength band is reflected. Contains 2 more mirrors,
    상기 제2 미러에 의해 반사되는 소정 파장 대역 이외의 광은 상기 형상 영상 획득부로 전달되는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, characterized in that light outside the predetermined wavelength band reflected by the second mirror is transmitted to the shape image acquisition unit.
  5. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 측방 광 방출부는,The lateral light emitting unit,
    상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 방출하는 다수 개의 측방 발광 엘리먼트를 포함하며,It includes a plurality of side light-emitting elements that emit light in the predetermined wavelength band to the side of the flash lidar device,
    상기 다수 개의 측방 발광 엘리먼트는 상기 수신 미러의 외부 둘레를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.The flash lidar device is characterized in that the plurality of side light emitting elements are arranged along the outer circumference of the receiving mirror.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 하방 광 방출부를 더 포함하며,It further includes a downward light emitting unit that emits light in the predetermined wavelength band downward from the flash lidar device,
    상기 반사 미러에는 반사 미러 광 투과부가 마련되어 있고,The reflective mirror is provided with a reflective mirror light transmitting portion,
    상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사되는 광은 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하며,The light reflected by the reflector located below the flash lidar device passes through the reflection mirror light transmitting part and the receiving mirror light transmitting part,
    상기 거리 영상 획득부는, 상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사된 뒤 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역의 광을 추가적으로 검출하여, 상기 하방에 위치하는 반사체의 거리에 기반한 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.The distance image acquisition unit additionally detects light in the predetermined wavelength band among the light that is reflected by a reflector located below the flash lidar device and then passes through the reflective mirror light transmitting unit and the receiving mirror light transmitting unit, A flash lidar device characterized in that it acquires an image based on the distance of the reflector located below.
  7. 제6항에 있어서,According to clause 6,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 플래시 라이다 장치의 하방에 위치하는 반사체에 의해 반사된 뒤 상기 반사 미러 광 투과부 및 상기 수신 미러 광 투과부를 투과하는 광 중에서, 상기 소정 파장 대역 이외의 광을 추가적으로 검출하여 상기 하방에 위치하는 반사체의 형상에 기반한 영상을 획득하는 형상 영상 획득부를 더 포함하는 플래시 라이다 장치.Among the light reflected by a reflector located below the flash lidar device and then passing through the reflection mirror light transmitting unit and the receiving mirror light transmitting unit, light outside the predetermined wavelength band is additionally detected and a reflector located below the flash lidar device is used. A flash LIDAR device further comprising a shape image acquisition unit that acquires an image based on the shape of.
  8. 제6항에 있어서,According to clause 6,
    상기 하방 광 방출부는 상기 수신 미러로부터 측방으로 일정 거리 이격된 곳에 위치하며,The downward light emitting unit is located at a certain distance laterally from the receiving mirror,
    상기 하방 광 방출부로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 수신 미러 및 상기 반사 미러에 입사되지 않은 채 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 직접적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, characterized in that light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit proceeds directly downward of the flash lidar device without being incident on the receiving mirror and the reflecting mirror.
  9. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 측방 광 방출부는,The lateral light emitting unit,
    상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 발광 엘리먼트; 및a light emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward from the flash lidar device; and
    상기 발광 엘리먼트로부터 방출되는 소정 파장 대역을 반사하여, 상기 소정 파장 대역의 광 경로를 상기 플래시 라이다 장치의 측방으로 변환하는 경로 변환 미러를 포함하는 플래시 라이다 장치.A flash LiDAR device comprising a path conversion mirror that reflects a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element and converts an optical path in the predetermined wavelength band to a side of the flash LiDAR device.
  10. 제9항에 있어서,According to clause 9,
    상기 경로 변환 미러에는 오목한 반사면이 마련되어 있으며,The path changing mirror is provided with a concave reflective surface,
    상기 발광 엘리먼트에서 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 경로 변환 미러의 오목한 반사면에 입사하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, characterized in that light in a predetermined wavelength band emitted from the light emitting element is incident on the concave reflective surface of the path conversion mirror.
  11. 제9항에 있어서,According to clause 9,
    상기 측방 광 방출부는,The lateral light emitting unit,
    상기 경로 변환 미러에 의해 경로 변환된 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키는 측방 화각 변경 렌즈를 더 포함하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device further comprising a lateral angle of view change lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band path converted by the path change mirror.
  12. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 측방 광 방출부는,The lateral light emitting unit,
    상기 발광 엘리먼트로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 측방 콜레메이팅 렌즈를 더 포함하며,It further includes a lateral collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the light emitting element into parallel light,
    상기 측방 화각 변경 렌즈에는 상기 측방 콜레메이팅 렌즈에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, wherein light in a predetermined wavelength band converted into parallel light by the lateral collemating lens is incident on the lateral angle of view changing lens.
  13. 제6항에 있어서,According to clause 6,
    상기 하방 광 방출부는 상기 수신 미러의 상측에 위치하며,The downward light emitting unit is located above the receiving mirror,
    상기 하방 광 방출부로부터 방출되는 소정 파장 대역의 광은 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 직접적으로 진행하여 상기 수신 미러 광 투과부 및 상기 반사 미러 광 투과부를 투과하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, characterized in that light in a predetermined wavelength band emitted from the downward light emitting unit travels directly downward of the flash lidar device and passes through the receiving mirror light transmitting unit and the reflecting mirror light transmitting unit.
  14. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 플래시 라이다 장치는,The flash lidar device,
    상기 하방 광 방출부로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광의 화각을 변경시키는 하방 화각 변경 렌즈를 더 포함하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device further comprising a downward angle of view changing lens that changes the angle of view of light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light emitting unit.
  15. 제14항에 있어서,According to clause 14,
    상기 하방 화각 변경 렌즈는 상기 반사 미러 광 투과부 내에 또는 상기 반사 미러 광 투과부의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.The downward angle of view changing lens is a flash lidar device, characterized in that disposed within the reflective mirror light transmitting portion or below the reflective mirror light transmitting portion.
  16. 제14항에 있어서,According to clause 14,
    상기 하방 광 방출부는,The downward light emitting unit,
    상기 소정 파장 대역의 광을 상기 플래시 라이다 장치의 하방으로 방출하는 하방 발광 엘리먼트; 및a downward light-emitting element that emits light in the predetermined wavelength band downward from the flash lidar device; and
    상기 하방 발광 엘리먼트로부터 하방으로 방출되는 소정 파장 대역의 광을 평행광으로 변환하는 하방 콜레메이팅 렌즈를 포함하며,It includes a downward collemating lens that converts light in a predetermined wavelength band emitted downward from the downward light-emitting element into parallel light,
    상기 하방 화각 변경 렌즈에는 상기 하방 콜레메이팅 렌즈에 의해 평행광으로 변환된 소정 파장 대역의 광이 입사하는 것을 특징으로 하는 플래시 라이다 장치.A flash lidar device, wherein light in a predetermined wavelength band converted into parallel light by the downward collemating lens is incident on the downward angle of view changing lens.
PCT/KR2023/015939 2022-10-26 2023-10-16 Flash lidar device WO2024090869A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220139238A KR20240058475A (en) 2022-10-26 2022-10-26 Flash lidar apparatus
KR10-2022-0139238 2022-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024090869A1 true WO2024090869A1 (en) 2024-05-02

Family

ID=90831218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/015939 WO2024090869A1 (en) 2022-10-26 2023-10-16 Flash lidar device

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240058475A (en)
WO (1) WO2024090869A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180025259A (en) * 2016-08-30 2018-03-08 한양대학교 산학협력단 ToF camera apparatus
KR20180026997A (en) * 2016-09-05 2018-03-14 한양대학교 산학협력단 Optical rangefinder
KR102209500B1 (en) * 2016-08-02 2021-02-01 연용현 Lidar apparatus
KR20210023052A (en) * 2019-08-21 2021-03-04 주식회사 라이드로 Optical apparatus for light detection and ranging
KR20220048301A (en) * 2020-10-12 2022-04-19 삼성전자주식회사 LiDAR apparatus having wide-viewing angle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102209500B1 (en) * 2016-08-02 2021-02-01 연용현 Lidar apparatus
KR20180025259A (en) * 2016-08-30 2018-03-08 한양대학교 산학협력단 ToF camera apparatus
KR20180026997A (en) * 2016-09-05 2018-03-14 한양대학교 산학협력단 Optical rangefinder
KR20210023052A (en) * 2019-08-21 2021-03-04 주식회사 라이드로 Optical apparatus for light detection and ranging
KR20220048301A (en) * 2020-10-12 2022-04-19 삼성전자주식회사 LiDAR apparatus having wide-viewing angle

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240058475A (en) 2024-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016153233A1 (en) Lidar device
US11885885B2 (en) Distributed LIDAR systems and methods thereof
US6723975B2 (en) Scanner for airborne laser system
WO2016175395A2 (en) Multi-channel lidar scanner optical system using mirror rotation manner
US5805275A (en) Scanning optical rangefinder
WO2017099297A1 (en) Scanning lidar having optical system structure sharing light transmitting and receiving lens
EP0619502B1 (en) Scanning optical rangefinder
CN103477278A (en) Camera system and method for observing objects at great distances, in particular for monitoring target objects at night, in mist, dust or rain
WO2017023106A1 (en) Light detection and ranging device
WO2017171140A1 (en) Scanning lidar device having concave reflecting mirror
WO2018056516A1 (en) Optical-system module and scanning lidar including same
WO2019112164A1 (en) Three-dimensional lidar device and distance measuring method
WO2019022549A1 (en) Lidar device
WO2018026147A1 (en) Lidar device
WO2017073982A1 (en) Three-dimensional scanning system
WO2019022548A1 (en) Non-rotary type omnidirectional lidar device
US9448107B2 (en) Panoramic laser warning receiver for determining angle of arrival of laser light based on intensity
WO2024090869A1 (en) Flash lidar device
CN206757042U (en) A kind of optical distance measurement apparatus and optical ranging system
WO2021096095A1 (en) Lidar system
WO2021095904A1 (en) Lidar device using dual wavelengths
KR102178376B1 (en) Omnidirectional rotationless scanning lidar system
WO1996038709A1 (en) Object observation apparatus and method
JP2021148667A (en) Optical device and range-finding device
KR102636500B1 (en) Lidar system with biased 360-degree field of view